DE19536115C2 - Mehrfluid-Wärmeübertrager mit Plattenstapelaufbau - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen zur Durchströmung mit mehreren Fluiden geeigneten Wärmeübertrager mit einem Aufbau aus mehreren, übereinandergestapelten, mit Durchbrüchen ver­ sehenen Platten.

Derartige Wärmeübertrager werden beispielsweise in der Pa­ tentschrift DE 32 06 397 C2 beschrieben. Dort sind gleichar­ tige Platten, die jeweils mit parallelen Reihen von längli­ chen Durchbrüchen versehen sind, so aufeinandergestapelt, daß die Durchbrüche einer Platte mit benachbarten Durchbrüchen derselben Reihe einer angrenzenden Platte in Fluidverbindung stehen. Auf diese Weise bildet jede Gruppe übereinanderlie­ gender Reihen von Durchbrüchen ein zweidimensionales Strö­ mungskanal-Netzwerk, wobei die Netzwerkebenen parallel zur Stapelrichtung liegen und die einzelnen Netzwerke innerhalb des Stapels keine Fluidverbindung zueinander haben. Durch ge­ eignete Zufluß- und Abflußeinrichtungen an den Seiten des Stapels, zu denen hin die Netzwerke offen sind, können die einzelnen Netzwerke in mehrere Gruppen aufgeteilt werden, von denen jede von einem bestimmten Fluid durchströmt wird.

Aus der Patentschrift DE 37 09 278 C2 ist ein Wärmeübertrager mit Plattenstapelaufbau bekannt, bei dem die aufeinander­ gestapelten Platten auf einer der beiden Flachseiten mit ne­ beneinanderliegenden Längsnuten versehen sind, die als Strö­ mungskanäle dienen. Beim Stapeln werden dann benachbarte Platten je nach Bedarf mit gleicher Orientierung, um 180° ge­ geneinander verkippt oder um 90° gegeneinander verdreht ange­ ordnet, wodurch Gleichstrom- bzw. Gegenstromanordnungen mit größerem oder kleinerem Kanalquerschnitt oder Kreuzstrom­ anordnungen gebildet werden.

In der DE 195 28 117 A1 wird ein Wärmeübertrager der ein­ gangs genannten Art beschrieben, bei dem ein Plattensta­ pelaufbau aus abwechselnd aufeinandergeschichteten Strömungs­ kanalplatteneinheiten und Verbindungsabdeckplatteneinheiten vorgesehen ist. Die Strömungskanalplatteneinheiten sind mit sich zwischen zwei Seitenbereichen erstreckenden Strömungska­ nal-Durchbrüchen sowie mit davon getrennten Verbindungskanal- Durchbrüchen versehen, während in den Verbindungsabdeckplat­ teneinheiten Verbindungskanal-Durchbrüche auf wenigstens zwei Seitenbereichen dergestalt vorgesehen sind, daß sie geeignet mit jeweiligen seitengleichen Enden der Strömungskanal- Durchbrüche einer angrenzenden Strömungskanalplatteneinheit sowie einem Verbindungskanal-Durchbruch der auf der anderen Seite angrenzenden Strömungskanalplatteneinheit überlappen. Dadurch werden zwei getrennte Strömungskanalsysteme gebildet, die von zwei Fluiden je nach gegenseitiger Orientierung von im Stapel aufeinanderfolgenden Strömungskanalplatteneinheiten im Kreuzstrom, Gegenstrom oder Gleichstrom quer zur Stapel­ richtung durchströmbar sind.

Für bestimmte Anwendungsfälle besteht Bedarf an einem Wärme­ übertrager, mit dem ein Fluid durch thermische Wechselwirkung mit einem Arbeitsfluid über einen gewünschten Temperatursoll­ wert hinaus temperiert, d. h. abgekühlt oder erwärmt, und an­ schließend durch thermische Wechselwirkung mit dem vor dem Wärmeübertragungsbereich des Arbeitsfluids anstehenden Fluidstrom auf die gewünschte Solltemperatur gebracht werden kann. So haben beispielsweise Hochtemperaturbatterien zum An­ trieb von Elektrofahrzeugen typischerweise eine Arbeitstempe­ ratur von rund 300°C, wobei die Temperatur in Phasen hoher Stromentnahme infolge innerer Verluste weiter ansteigt. Zur Verhinderung von Schäden muß die Batterie gekühlt werden, wo­ für als Wärmeträgerflüssigkeit in der Regel Silikonöl in ei­ nem Kreislauf durch die Batterie geführt wird. Mit Hilfe ei­ nes Öl/Wasser-Wärmeübertragers außerhalb der Batterie wird das Öl rückgekühlt, wobei aus Platzgründen möglichst kompakte Wärmeübertrager erwünscht sind. Das Öl muß nun einerseits auf eine Temperatur abgekühlt werden, die für eine zugeordnete Ölpumpe verträglich ist, andererseits soll das Öl nicht mit einer derart geringen Temperatur wieder der Batterie zuge­ führt werden, da sonst zusätzlich thermische Energie im Inne­ ren der Batterie mit der Folge eines Verlustes an elektri­ scher Energie und somit an Fahrzeugreichweite erzeugt werden muß. Daher wird ein Wärmeübertrager benötigt, mit dessen Hil­ fe dem aus der Batterie kommenden Öl zunächst Wärme entzogen wird, bis es eine pumpenverträgliche Temperatur erreicht, und mit dem das Öl nach Durchströmen der Pumpe wieder auf eine gewünschte Batterieeintrittstemperatur erwärmt wird.

Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstel­ lung eines Wärmeübertragers der eingangs genannten Art zu­ grunde, der mit relativ geringem Aufwand herstellbar und mon­ tierbar ist, bei gegebenem Raumbedarf eine hohe Wärmeübertra­ gungsleistung aufweist und insbesondere für Anwendungsfälle geeignet ist, bei denen wie im oben angesprochenen Fall einer Hochtemperaturbatteriekühlung ein Fluid von einem Arbeits­ fluid über einen gewünschten Temperatursollwert hinaus abge­ kühlt oder erwärmt und anschließend durch thermische Wechsel­ wirkung mit der vor dem Arbeitsfluid anstehenden Fluidströ­ mung auf den Temperatursollwert gebracht werden soll.

Dieses Problem wird durch einen Wärmeübertrager mit den Merk­ malen des Anspruchs 1 gelöst. Zur Realisierung des Platten­ stapelaufbaus dieses Wärmeübertragers sind lediglich Platten­ einheiten erforderlich, die mit geeigneten Durchbrüchen ver­ sehen sind, welche mit wenig Aufwand, beispielsweise durch Stanzen, Erodieren, Laser- oder Wasserstrahlschneiden, einge­ bracht werden können. Die Strömungskanal-Durchbrüche der Strömungskanalplatteneinheiten bilden die wärmeaustauschakti­ ven Strömungskanäle, die senkrecht zur Stapelrichtung verlau­ fen und jeweils von benachbarten Verbindungsabdeckplattenein­ heiten begrenzt sind. Neben dieser Strömungskanalabdeckfunk­ tion erfüllen die Verbindungsabdeckplatteneinheiten gleich­ zeitig eine Verbindungsfunktion, die beinhaltet, mittels ent­ sprechender Verbindungskanal-Durchbrüche jeweils eine Fluidverbindung für die seitengleichen Enden der Strömungska­ nal-Durchbrüche einer jeweiligen Strömungskanalplatteneinheit untereinander zu schaffen. Über weitere, sich geeignet über­ lappende Verbindungskanal-Durchbrüche anschließender Platten­ einheiten, und zwar sowohl von Verbindungsabdeckplattenein­ heiten als auch von Strömungskanalplatteneinheiten, stehen zudem jeweils die seitengleichen Enden der Strömungskanal- Durchbrüche übernächster Strömungskanalplatteneinheiten mit­ einander in Fluidverbindung.

Durch die im Stapel alternierende Verwendung der zwei ver­ schiedenen Arten von Strömungskanalplatteneinheiten können bis zu drei Fluidströme getrennt voneinander durch den sehr kompakt aufgebauten Wärmeübertrager hindurchgeleitet werden, und zwar ein erstes Fluid über die Gruppe der Strömungskanal- Durchbrüche der einen oder mehreren ersten Strömungskanal­ platteneinheiten, ein zweites Fluid über die eine der beiden Gruppen von Strömungskanal-Durchbrüchen der einen oder mehre­ ren zweiten Strömungskanalplatteneinheiten und ein drittes Fluid über deren andere Gruppe von Strömungskanal-Durch­ brüchen. Die durch die wenigstens eine erste Strömungskanal­ platteneinheit geführte Fluidströmung liegt vorzugsweise im Kreuzstrom zu den beiden durch die wenigstens eine zweite Strömungskanalplatteneinheit geführten Fluidströmungen. Durch entsprechendes externes Verbinden einer Fluidaustrittsseite einer der Gruppen von Strömungskanal-Durchbrüchen mit einer Fluideintrittsseite einer anderen Gruppe eignet sich der Wär­ meübertrager insbesondere zur Durchleitung zweier Fluide un­ ter Rückführung des einen, einmal durch eine Gruppe von Strö­ mungskanal-Durchbrüchen geführten Fluides in den Plattensta­ pel zwecks erneuter thermischer Wechselwirkung mit wenigstens einer der beiden durch die anderen Gruppen von Strömungska­ nal-Durchbrüchen hindurchtretenden Fluidströmungen. Über die Länge der Platteneinheiten in Längsrichtung der Strömungska­ nal-Durchbrüche läßt sich die effektive Wärmeaustauschlänge einstellen, und über die Anzahl übereinandergestapelter Plat­ teneinheiten kann der effektive Durchströmungsquerschnitt für die jeweilige Fluidströmung eingestellt werden. Eine geeigne­ te Strukturierung und Stapelung der Strömungskanalplattenein­ heiten und der Verbindungsabdeckplatteneinheiten ermöglicht neben der Realisierung von Kreuzstrom- auch diejenige von Ge­ genstrom- bzw. Gleichstrom-Wärmeübertragern dieser Bauart.

Bei dem nach Anspruch 2 weitergebildeten Wärmeübertrager kann eine durch die Strömungskanal-Durchbrüche der ersten Strö­ mungskanalplatteneinheiten geschickte Fluidströmung nachein­ ander zunächst mit einer durch die erste Gruppe von Strö­ mungskanal-Durchbrüchen der zweiten Strömungskanalplattenein­ heiten und anschließend mit einer durch deren zweite Gruppe von Strömungskanal-Durchbrüchen geleitete Fluidströmung ther­ misch wechselwirken, während keine signifikante thermische Wechselwirkung zwischen den beiden getrennten Fluidströmungen in den zweiten Strömungskanalplatteneinheiten vorliegt.

Mit dem nach Anspruch 3 weitergebildeten Wärmeübertrager kann ein über den Verteilerkanal der ersten Strömungskanalplatten­ einheiten eintretendes Fluid von einem durch die eine Gruppe von Strömungskanal-Durchbrüchen der zweiten Strömungskanal­ platteneinheiten geführten Fluid temperiert und anschließend zwecks thermischer Wechselwirkung mit seinem eigenen, noch nicht temperierten Fluidstrom erneut durch den Wärmeübertra­ ger-Plattenstapel geschickt werden, um eine zuvor erfolgte Übertemperierung wieder zu kompensieren. Dieser Wärmeübertra­ ger eignet sich besonders gut für den oben angesprochenen speziellen Fall einer Hochtemperaturbatteriekühlung, bei der das Batterieöl zwecks Durchleitung durch eine Pumpe zunächst über das gewünschte Maß hinaus abgekühlt und anschließend wieder etwas erwärmt werden soll.

Das in einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 4 vor­ gesehene Einbringen von Isolierschlitz-Durchbrüchen ermög­ licht eine Reduzierung der Wandtemperatur des Wärmeübertra­ ger-Plattenstapels in dem betreffenden Bereich und besonders im Fall der Verwendung als Kühlelement eine Reduzierung der Wärmeverluste.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erste Strömungskanalplatte zur Verwendung in einem Plattenstapelaufbau eines Wärmeübertragers zur Hochtemperaturbatteriekühlung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Verbindungsabdeckplatte zur Verwendung im selben Plattenstapelaufbau wie die Strömungskanalplatte von Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine zweite Strömungskanalplatte zur Verwendung im selben Plattenstapelaufbau wie die Platten der Fig. 1 und 2 und

Fig. 4 eine schematische Draufsicht auf einen durch Aufein­ anderlegen der Platten der Fig. 1 bis 3 bereitge­ stellten Wärmeübertrager-Plattenstapelaufbau.

In den Fig. 1 bis 3 sind die für den Aufbau des in Fig. 4 veranschaulichten Plattenstapels benötigten drei verschiede­ nen, rechteckförmigen Platteneinheiten dargestellt, die je­ weils aus einer, alternativ aus mehreren aufeinandergelegten, gleichartigen Einzelplatten bestehen. Speziell zeigen die Fig. 1 eine erste Strömungskanalplatte (1), die Fig. 2 eine Verbindungsabdeckplatte (2) und Fig. 3 eine zweite Strö­ mungskanalplatte (3). Alle drei Platten (1, 2, 3) sind mit technisch geringem Aufwand als durchbrochene Blechplatten ko­ stengünstig herstellbar, z. B. mittels Stanzen, Erodieren, La­ ser- oder Wasserstrahlschneiden, und besitzen ein konformes Außenmaß. Die Dicken der einzelnen Platten können auf den je­ weiligen Anwendungsfall abgestimmt werden und betragen für den vorliegend beispielhaft beschriebenen Fall eines Kühlele­ mentes zur Hochtemperaturbatteriekühlung typischerweise je­ weils einige Zehntel Millimeter.

Die Strömungskanalplatte (1) der in Fig. 1 gezeigten ersten Art beinhaltet sechs nebeneinanderliegend parallel zur Plat­ tenlängsachse (4) geradlinig verlaufende Strömungskanal- Durchbrüche (5), die sich zwischen den gegenüberliegenden Plattenquerseitenbereichen (6, 7) erstrecken. An diese Gruppe von Strömungskanal-Durchbrüchen (5) schließt sich in Quer­ richtung beidseits in einer jeweiligen Plattenquerhälfte ein erstes Paar (8a, 8b) bzw. ein zweites Paar von gegenüberlie­ genden, langgestreckten Verbindungskanal-Durchbrüchen (9a, 9b) an. In den vier Eckbereichen sowie auf beiden Seiten der Plattenquermitte sind jeweils Bohrungen (10) eingebracht, durch die bei der Herstellung des Plattenstapels jeweils ein Spannanker hindurchgeführt werden kann. Entlang der drei Randseiten der rechten Plattenquerhälfte sind zwischen Rand­ kante und den dortigen Verbindungskanal-Durchbrüchen (8a, 8b) bzw. den dortigen Enden der Strömungskanal-Durchbrüche (5) eine Reihe von Isolierschlitz-Durchbrüchen (11) angeordnet, mit denen Luftpolster zur besseren thermischen Isolierung dieses Plattenstapelbereichs gebildet werden können.

Die Strömungskanalplatte (3) der in Fig. 3 gezeigten zweiten Art besitzt an mit denjenigen der Strömungskanalplatte (1) von Fig. 1 übereinstimmenden Stellen sechs entsprechende Spannankerbohrungen (12) und eine Reihe randseitiger Isolier­ schlitz-Durchbrüche (13). Des weiteren weist sie eine erste Gruppe von sechs nebeneinanderliegend parallel zur Platten­ querachse geradlinig verlaufenden Strömungskanal-Durchbrüchen (14) auf, die in der einen, in Fig. 3 rechten Plattenquer­ hälfte angeordnet ist. Eine zweite Gruppe von sieben neben­ einanderliegend parallel zur Plattenquerachse geradlinig ver­ laufenden Strömungskanal-Durchbrüchen (15) ist in der linken Plattenquerhälfte eingebracht. Von diesen Strömungskanal- Durchbrüchen (14, 15), die sich zwischen den gegenüberliegen­ den Plattenlängsseiten (29, 30) erstrecken, getrennt ist ent­ lang jeder Plattenquerseite ein langgestreckter Verbindungs­ kanal-Durchbruch (16a, 16b) angeordnet.

Die im Plattenstapelaufbau jeweils zwischen einer ersten (1) und einer zweiten Strömungskanalplatte (3) eingefügte Verbin­ dungsabdeckplatte (2) ist gemäß Fig. 2 in einem mittleren Abdeckbereich nicht durchbrochen, um dort jeweils die Strö­ mungskanal-Durchbrüche (5, 14, 15) der beidseitig angrenzen­ den Strömungskanalplatten (1, 3) voneinander separiert zu halten. Weiterhin besitzt die Verbindungsabdeckplatte (2) mit denjenigen der Strömungskanalplatten (1, 3) korrespondierende Spannankerbohrungen (19) und eine Reihe von Isolierschlitz- Durchbrüchen (20) entlang des Randbereiches der rechten Plat­ tenquerhälfte in gleicher Lage wie die Isolierschlitz- Durchbrüche (11, 13) in den Strömungskanalplatten (1, 3). Des weiteren sind in die Verbindungsabdeckplatte (2) ein erstes Paar (21a, 21b), ein zweites Paar (22a, 22b) und ein drittes Paar von Verbindungskanal-Durchbrüchen (23a, 23b) derart ein­ gebracht, daß jeder dieser Verbindungskanal-Durchbrüche (21a bis 23b) einerseits mit einem der Verbindungskanal-Durch­ brüche (8a, 8b; 9a, 9b; 16a, 16b) in einer der beiden auf ge­ genüberliegenden Seiten an die Verbindungsabdeckplatte (2) angrenzenden Strömungskanalplatten (1, 3) fluchtet und ande­ rerseits mit jeweils zugeordneten Enden einer jeweiligen Gruppe von Strömungskanal-Durchbrüchen (5, 14, 15) in der an­ deren angrenzenden Strömungskanalplatte überlappt.

Der durch Aufeinanderlegen der drei Platten der Fig. 1 bis 3 erzielte Plattenstapel ist in Fig. 4 dargestellt. Daraus ist erkennbar, daß zum einen die jeweils an korrespondieren­ den Stellen in die drei Platten (1, 2, 3) eingebrachten Spannankerbohrungen zur Bildung von sechs Spannankerdurchfüh­ rungen (24a bis 24f) und die in den drei Platten (1 bis 3) auf der einen Querhälfte randseitig umlaufend gebildeten Rei­ hen von länglichen Isolierschlitz-Durchbrüchen (11, 13, 20) zur Bildung einer entsprechenden Reihe von thermisch isolie­ renden Schlitzen (25) entlang der drei Seitenbereiche der in Fig. 4 rechten Plattenstapelhälfte fluchtend überlappen. Des weiteren überlappt das erste Paar von Verbindungskanal- Durchbrüchen (21a, 21b) der Verbindungsabdeckplatte (2) fluchtend mit dem ersten Paar von Verbindungskanal- Durchbrüchen (8a, 8b) der ersten Strömungskanalplatte (1) zur Bildung zweier sich gegenüberliegender Verbindungskanäle (26a, 26b), von denen einer einen Verteiler- und der andere einen Sammelkanal bildet, zwischen denen sich die erste Grup­ pe von Strömungskanal-Durchbrüchen (14) der zweiten Strö­ mungskanalplatte (3) fluidverbindend erstreckt. In gleicher Weise überlappt das zweite Paar von Verbindungskanal- Durchbrüchen (22a, 22b) der Verbindungsabdeckplatte (2) fluchtend mit dem zweiten Paar von Verbindungskanal- Durchbrüchen (9a, 9b) der ersten Strömungskanalplatte (1) zur Bildung eines weiteren Verbindungskanalpaares (27a, 27b), von denen wiederum einer einen Verteiler- und der andere einen Sammelkanal bildet, zwischen denen sich die zweite Grupppe von Strömungskanal-Durchbrüchen (15) der zweiten Strömungs­ kanalplatte (3) fluidverbindend erstreckt. Weiter überlappt das dritte Paar länglicher Verbindungskanal-Durchbrüche (23a, 23b) der Verbindungsabdeckplatte (2) mit dem in die zweite Strömungskanalplatte (3) eingebrachten Paar von Verbindungs­ kanal-Durchbrüchen (16a, 16b) fluchtend zur Bildung eines dritten Paares von Verbindungskanälen (28a, 28b), von denen wieder der eine einen Verteiler- und der andere einen Sam­ melkanal bildet, zwischen denen sich die parallel zur Plat­ tenlängsachse (4) liegenden Strömungskanal-Durchbrüche (5) der ersten Strömungskanalplatte (1) fluidverbindend erstrec­ ken, wobei in Fig. 4 der Übersichtlichkeit halber nur die eine Hälfte dieser Strömungskanal-Durchbrüche (5) gezeigt ist. Sämtliche Strömungskanal-Durchbrüche (5, 14, 15) besit­ zen typischerweise und ohne Beschränkung hierauf eine Breite von 1 mm bis 10 mm.

Der in Fig. 4 gezeigte Plattenstapel aus den beiden Strö­ mungskanalplatten (1, 3) und der zwischenliegenden Verbin­ dungsabdeckplatte (2) stellt den für die erfindungsgemäße Wärmeübertragerfunktion minimal erforderlichen Aufbau dar, wobei dieser Aufbau selbstverständlich noch beidseits durch jeweilige, nicht gezeigte Endplatten abgeschlossen wird, die lediglich die Spannankerbohrungen und die Isolierschlitz- Durchbrüche an den entsprechenden Stellen aufweisen. Je nach Anwendungsfall kann dieser minimale Plattenstapelaufbau um weitere Platten ergänzt werden, wobei zwecks optimaler Wärme­ übertragung zwischen einer Fluidströmung durch die Strömungs­ kanal-Durchbrüche (5) der ersten Strömungskanalplatte (1) ei­ nerseits und den Fluidströmungen in den beiden anderen Grup­ pen von Strömungskanal-Durchbrüchen (14, 15), die in die zweiten Strömungskanalplatten (3) eingebracht sind, die er­ sten (1) und zweiten Strömungskanalplatten (3) jeweils unter Zwischenfügung einer Verbindungsabdeckplatte (2) alternierend im Stapel angeordnet werden. Zur Montage des Plattensta­ pelaufbaus werden die einzelnen Platten beispielsweise mit­ tels Kleben, Löten oder Diffusionsschweißen fluiddicht mit­ einander verbunden. Unabhängig von der für die jeweilige An­ wendung gewählten Anzahl von Platten können, wie aus Fig. 4 hervorgeht, drei Fluidströmungen (F1, F2, F3) voneinander ge­ trennt durch den Wärmeübertrager-Plattenstapelaufbau geführt werden, wobei die beiden voneinander getrennt in einer jewei­ ligen Stapelquerhälfte durch die zweiten Strömungskanalplat­ ten (3) geleiteten Fluidströmungen (F2, F3) im Kreuzstrom zu der in Längsrichtung durch die ersten Strömungskanalplatten (1) hindurchgeleiteten Fluidströmung (F1) liegen.

Des weiteren sind in nicht gezeigter Weise Anschlüsse für je­ den Verbindungskanal (26a bis 28b) aus dem Plattenstapel her­ aus geschaffen, wozu entweder der Plattenstapel seitlich an geeigneten Stellen angebohrt sein kann oder passende An­ schlußöffnungen in einer oder beiden Stapelendplatten einge­ bracht sein können. Als weitere Alternative ist die Einbrin­ gung einer speziell als Anschlußplatte gestalteten Verbin­ dungsabdeckplatte möglich, wobei eine solche Anschlußplatte dahingehend modifiziert ist, daß für jeden Verbindungskanal- Durchbruch (21a bis 23b) durch entsprechende Ausnehmungen an den Plattenseitenbereichen eine Fluidverbindung nach außen geschaffen ist.

In einer beabsichtigten Verwendung dieses Plattenstapelauf­ baus als Kühlelement zur Hochtemperaturbatteriekühlung stellt beispielsweise die erste Fluidströmung (F1) ein von der Bat­ terie kommendes Silikonkühlöl dar, das in den in Fig. 4 rechts liegenden Verteilerkanal (28a) eingeleitet, von dort auf die Strömungskanal-Durchbrüche (5) der einen oder mehre­ ren ersten Strömungskanalplatten (1) verteilt und durch diese hindurchgeleitet wird, wonach es im gegenüberliegenden Sam­ melkanal (28b) wieder zusammengeführt wird und von dort den Plattenstapel verläßt. Als zweites Fluid (F2) wird im Kreuz­ strom zur obigen Kühlölströmung (F1) ein Kühlfluid, z. B. Kühlwasser, durch die linke Querhälfte des Plattenstapels un­ ter Eintritt in den Verteilerkanal (27a), Durchströmung der in Fig. 4 linksseitigen Gruppe von Strömungskanal-Durch­ brüchen (15) der einen oder mehreren zweiten Strömungskanal­ platten (3) und gegenüberliegendem Austritt aus dem entspre­ chenden Sammelkanal (27b) hindurchgeführt. Als dritte, durch die in Fig. 4 rechts liegende Gruppe von Strömungskanal- Durchbrüchen (14) der einen oder mehreren zweiten Strömungs­ kanalplatten (3) hindurchgeleitete Fluidströmung (F3) wird das bereits in Längsrichtung durch den Plattenstapel geström­ te Silikonkühlöl (F1) herangezogen, wobei dieses nach dem längsseitigen Durchströmen des Plattenstapels über eine in Fig. 4 blockdiagrammatisch angedeutete Rückleitung (31), die eine für den Kühlölkreislauf benötigte Zirkulationspumpe (P) enthält, geführt und in den entsprechenden Verteilerkanal (26a) eingespeist wird.

Mit dieser Maßnahme läßt sich der folgende, erwünschte Effekt erzielen. Das aus der Batterie kommende, zu kühlende Silikon­ öl (F1) wird in Längsrichtung durch den Plattenstapelaufbau geleitet und dabei zunächst auf der ersten Plattenhälfte von dem stark gekühlten, rückgeführten Kühlölstrom (F3) im Kreuz­ strom vorgekühlt, wonach es in der zweiten Plattenhälfte von der Kühlwasserströmung (F2) ebenfalls im Kreuzstrom vollends auf die an der Eintrittsseite der Zirkulationspumpe (P) ge­ wünschte Temperatur abgekühlt wird. Das die Pumpe (P) durch­ strömende Kühlöl befindet sich damit auf einer für diese Pum­ pe (P) unschädlichen Temperatur, die jedoch für die Wieder­ einleitung des Kühlöls in die Batterie unzweckmäßig niedrig ist, da sie zu weit unterhalb der Arbeitstemperatur dieser Batterie liegt. Daher wird das Kühlöl von der Austrittsseite der Pumpe (P) als die dritte Fluidströmung (F3) zur Vorküh­ lung des von der Batterie kommenden, heißen Kühlölstroms (F1) verwendet, wodurch das Kühlöl (F3) durch erneutes Passieren des Plattenstapels auf die für die erneute Einleitung in die Batterie geeignete Temperatur erwärmt wird und denselben über den entsprechenden Sammelkanal (26b) verläßt. Es versteht sich, daß der Plattenstapelaufbau sowie die Eintrittstempera­ tur und der Durchsatz des Kühlfluids (F2) jeweils so auszule­ gen sind, daß das Kühlöl einerseits nach dem ersten Durch­ tritt durch den Plattenstapel auf eine für die Vermeidung von Pumpenschädigungen ausreichend tiefe Temperatur abgekühlt und andererseits beim zweiten Durchtritt durch den Plattenstapel genau auf die gewünschte Batterieeintrittstemperatur tempe­ riert wird. Durch die Reihe der in Stapelrichtung verlaufen­ den Isolierschlitzen (25) auf derjenigen Plattenstapelhälfte, welcher der Eintrittsseite des von der Batterie kommenden, heißen Kühlöls (F1) zugewandt ist, wird eine Reduzierung der Wandtemperatur in diesem Plattenstapelbereich und eine Redu­ zierung der Wärmeverluste erreicht. Mit dieser Wärmeübertra­ geranordnung ist es folglich möglich, in erwünschter Weise exakt die Verlustwärme aus der Batterie abzuführen, ohne daß einerseits eine zu geringe Kühlung oder andererseits eine zu starke, zu Verlusten an elektrischer Batterieenergie führende Kühlung erfolgt.

Es versteht sich, daß der gezeigte und beschriebene Wärme­ übertrager auch für andere Anwendungsfälle einsetzbar ist, bei denen zwei getrennte Fluidströmungen zu einer weiteren Fluidströmung unter Verwendung eines einzigen, kompakten Plattenstapelaufbaus im Kreuzstrom fließen und mit dieser thermisch wechselwirken sollen, wobei durch entsprechende Fluidrückführung wenigstens eine der drei eintretenden Fluidströmungen von einem bereits wenigstens einmal durch den Plattenstapel hindurchgeströmten Fluidstrom gebildet sein kann. Der erfindungsgemäße Plattenstapelaufbau bietet bei ge­ ringem Raumbedarf eine hohe Wärmeübertragungsleistung und ist mit geringem Aufwand herstellbar.

Die einzelnen Platten können neben der gezeigten rechteckigen Form jede andere zweidimensionale Form aufweisen, und die Strömungska­ nal-Durchbrüche brauchen sich nicht zwangsweise zwischen ge­ genüberliegenden Plattenseitenbereichen und auch nicht unbe­ dingt geradlinig zu erstrecken. Sie könnten z. B. alternativ auch bogenförmig oder geknickt verlaufen.

Claims (4)

1. Wärmeübertrager mit einem Aufbau aus mehreren über­ einandergestapelten, mit Durchbrüchen versehenen Platten, gekennzeichnet durch

• - wenigstens eine erste (1) und wenigstens eine zweite Strömungskanalplatteneinheit (3), von denen die erste mit ei­ ner Gruppe von nebeneinanderliegenden Strömungskanal- Durchbrüchen (5), die sich zwischen zwei Plattenseitenberei­ chen (6, 7) erstrecken, und die zweite mit zwei getrennten Gruppen von nebeneinanderliegenden, sich zwischen zwei Plat­ tenseitenbereichen (29, 30) erstreckenden Strömungskanal- Durchbrüchen (14, 15) versehen sind, wobei die ersten und die zweiten Strömungskanalplatteneinheiten alternierend im Plat­ tenstapel angeordnet sind und von den Strömungskanal- Durchbrüchen getrennte Verbindungskanal-Durchbrüche (8a, 8b, 9a, 9b, 15a, 16b) aufweisen,
• - eine oder mehrere Verbindungsabdeckplatteneinheiten (2), die zwischen je zwei Strömungskanalplatteneinheiten deren Strömungskanal-Durchbrüche gegeneinander abdeckend angeordnet sind und die Verbindungskanal-Durchbrüche (21a bis 23b) auf­ weisen, wobei
• - die Verbindungskanal-Durchbrüche in den Strömungskanal­ platteneinheiten und in der wenigstens einen Verbindungsab­ deckplatteneinheit zur Bildung von je einem Verteiler- und Sammelkanalpaar (26a, 26b; 27a, 27b; 28a, 28b) für jede der drei Gruppen von nebeneinanderliegenden Strömungskanal- Durchbrüchen derart angeordnet sind, daß ein erstes Paar von Verbindungskanal-Durchbrüchen (21a, 21b) einer jeweiligen Verbindungsabdeckplatteneinheit (2) einerseits mit einem er­ sten Paar von korrespondierenden Verbindungskanal-Durch­ brüchen (8a, 8b) einer angrenzenden ersten Strömungskanal­ platteneinheit (1) und andererseits mit den jeweiligen Enden der korrespondierenden einen Gruppe von Strömungskanal- Durchbrüchen (14) einer angrenzenden zweiten Strömungskanal­ platteneinheit (3) überlappt, ein zweites Paar von Verbin­ dungskanal-Durchbrüchen (22a, 22b) der Verbindungsabdeckplat­ teneinheit einerseits mit einem zweiten Paar von korrespon­ dierenden Verbindungskanal-Durchbrüchen (9a, 9b) der ersten Strömungskanalplatteneinheit und andererseits mit den jewei­ ligen Enden der korrespondierenden anderen Gruppe von Strö­ mungskanal-Durchbrüchen (15) der zweiten Strömungskanalplat­ teneinheit überlappt und ein drittes Paar von Verbindungska­ nal-Durchbrüchen (23a, 23b) der Verbindungsabdeckplattenein­ heit einerseits mit einem Paar von korrespondierenden Verbin­ dungskanal-Durchbrüchen (16a, 16b) der zweiten Strömungs­ kanalplatteneinheit und andererseits mit den jeweiligen Enden der Gruppe von Strömungskanal-Durchbrüchen (5) der ersten Strömungskanalplatteneinheit überlappt.

2. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Strömungskanal-Durchbrüche (5) in der wenigstens einen ersten Strömungskanalplatteneinheit (1) im wesentlichen quer zu den beiden Gruppen von Strömungskanal- Durchbrüchen (14, 15) der wenigstens einen zweiten Strömungs­ kanalplatteneinheit (3) verlaufen, wobei die beiden Gruppen von Strömungskanal-Durchbrüchen (14, 15) der zweiten Strömungs­ kanalplatteneinheit in Längsrichtung der Strömungskanal- Durchbrüche der wenigstens einen ersten Strömungskanal­ platteneinheit hintereinanderliegend angeordnet ist.

3. Wärmeübertrager nach Anspruch 2, gekennzeich­ net durch eine plattenstapelexterne Fluidverbindung (31) zwi­ schen dem Sammelkanal (28b) für die Strömungskanal-Durch­ brüche (5) der wenigstens einen ersten Strömungskanalplatten­ einheit (1) und dem Verteilerkanal (26a) einer (14) der bei­ den Gruppen von Strömungskanal-Durchbrüchen (14, 15) der we­ nigstens einen zweiten Strömungskanalplatteneinheit (3).

4. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch Isolierschlitz-Durchbrüche (11, 13, 20), die wenigstens entlang eines Teils des Plattenrand­ bereichs zur Bildung von in Plattenstapelrichtung verlaufen­ den, thermisch isolierenden Schlitzen (25) in fluchtend kor­ respondierender Beziehung sowohl in die Strömungskanalplat­ teneinheiten (1, 3) als auch in die wenigstens eine Verbin­ dungsabdeckplatteneinheit (2) eingebracht sind.