DE19716845B4

DE19716845B4 - Wärmeübertrager

Info

Publication number: DE19716845B4
Application number: DE1997116845
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Andreas (FH) Grüner
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 1995-12-16
Filing date: 1997-04-22
Publication date: 2013-02-21
Anticipated expiration: 2017-04-23
Also published as: DE19716845A1

Abstract

Wärmeübertrager, inbesondere Plattenwärmeübertrager für einen Ölkühler für Verbrennungsmaschinen, mit einer Turbulenzeinlage innerhalb eines Strömungskanales (50, 51) zur Durchleitung eines Fluids, die mit Ausprägungen zur Verwirbelung des Fluids versehen ist und von ihr mindestens ein Stab zur Umlenkung des Fluids innerhalb des Strömungskanals (50, 51) eingefasst ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Stab (53) einer der die Turbulenzeinlage umfassenden Wärmeübertragungsplatten (31) zugeordnet ist, derart, dass der Stab als eine aus der Wärmeübertragerplatte (31) in der Richtung der umgebogenen Ränder der Platte (31) herausgeprägte Sicke (53) ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager, insbesondere Plattenwärmeübertrager für einen Ölkühler für Verbrennungsmaschinen, mit einer Turbulenzeinlage innerhalb eines Strömungskanales zur Durchleitung eines Fluids, wobei die Turbulenzeinlage Ausprägungen zur Verwirbelung des Fluids aufweist und von ihr mindestens ein durchgehender Stab zur Umlenkung des Fluids innerhalb des Strömungskanals eingefasst ist.
Gemäß der DE 195 47 185 A1 hat man für Plattenwärmeübertrager, die aus einer Vielzahl von aufeinandergestapelten wannenförmigen Wärmeübertragerplatten bestehen, deren umlaufende Ränder aneinanderliegen und dicht miteinander verlötet sind, im Bereich der Turbulenzeinlage einen durchgehenden Stab vorgesehen, der das die zugeordnete Kammer durchströmende Fluid zwingt, einen längeren Strömungsweg zu durchfließen. Dieser durchgehende Strömungsumlenkungsstab soll dort bei einem Ausführungsbeispiel der Turbulenzeinlage zugeordnet und mit dieser auswechselbar sein.
Die DE 2706090 A1 offenbart einen Plattenwärmetauscher mit Platten und dazwischen angeordneten Stegen. Die DE 33 01 211 A1 offenbart einen Plattenwärmeaustauscher mit Dichtungsleisten, die in Dichtungssicken einlegbar sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, dass dieser durchgehende und zur Strömungsumlenkung dienende Stab auch mindestens einer der beiden die Turbulenzeinlage einfassenden Wärmeübertragerplatten zugeordnet sein kann. Entsprechend ist der Stab als eine aus mindestens einer der die Turbulenzeinlage umfassenden Wärmeübertragungsplatten herausgeprägte Sicke ausgebildet. Diese Ausgestaltung macht es möglich, die Strömungsumlenkung den Stapelplatten zuzuordnen, wobei es möglich ist, diese Sicken in einen Schlitz in der Turbulenzeinlage hereinragen zu lassen, oder die Sicke auch in die Turbulenzeinlage einzudrücken.
In Weiterbildung der Erfindung werden die Sicken benachbarter und von unterschiedlichen Strömungsmedien durchflossenen Kammern zur Mittelebene des Wärmeübertragers versetzt zueinander angeordnet. Bekanntlich werden die Wärmeübertragerplatten alle identisch ausgebildet, beim Aufeinanderstapeln aber abwechselnd jeweils um 180° verdreht zueinander aufeinander gesetzt. Der Versatz der Sicken gewährleistet dann, dass jede Sicke, insbesondere wenn sie in einen Schlitz der Turbulenzeinlage hereinreicht, auch an der benachbarten Wärmeübertragerplatte anliegt und so dicht mit dieser zur Bildung der Strömungsumlenkwände verlötet werden kann.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Seitenansicht eines Plattenwärmeübertragers nach der Erfindung,
2 die Draufsicht auf eine der mit Sicken versehenen Wärmeübertragerplatten zur Bildung einer der von einem Strömungsmedium durchströmten Kammern,
3 die um 180° gegenüber der Wärmeübertragerplatte der 2 gedrehte Wärmeübertragerplatte zur Bildung einer benachbarten Strömungskammer und
4 die schematische Darstellung eines Teilschnittes durch die von den Platten nach den 2 und 3 gebildeten abwechselnd von unterschiedlichen Strömungsmedien durchströmten Kammern des Plattenwärmetauschers nach 1 jeweils längs der Linie IV der 2 und 3 geschnitten.
Wie bei der DE 195 47 185 A1 ist in 1 ein Plattenwärmeübertrager 30 dargestellt, der aus mehreren aufeinandergestapelten Platten 31 besteht. Auf der Oberseite des Plattenwärmeübertragers 30 ist eine Anschlussplatte 32 angeordnet, an der ein Zuführstutzen 33 und ein Abführstutzen 34 für das für den Wärmeaustausch benutzte Kühlmittel befestigt ist.
Auf der Unterseite des Plattenwärmeübertragers 30 ist ein Zufuhrstutzen 35 für das zu kühlende Öl und ein Abführstutzen 36 für dieses befestigt. Ringnuten der Zuführ- und Abführstutzen 35 und 36 für das Öl sind mit Dichtringen 37 versehen, so dass die Stutzen 35 und 36 in entsprechende Aufnahmebohrungen am Gehäuse eines Motor- oder Getriebeblocks eingesteckt werden können. Eine Befestigungsplatte 38 ist an der Unterseite des Plattenwärmetauschers 30 zusätzlich zur Befestigung an einem Motor- oder Getriebeblock vorgesehen.
In den 1, 2 und 3 ist schematisch die durch diese Ausgestaltung bewirkbare Durchströmung der einzelnen innerhalb der Wärmeübertragungsplatten 31 gebildeten Kammern dargestellt. Die Pfeile 50 zeigen dabei die Strömungsrichtung des Kühlmittels (siehe auch 3) an, die Pfeile 51 den Strömungsverlauf des zu kühlenden Öls (siehe auch 2). Wie auch bei der DE 195 47 185 A1 wird diese Art der Durchströmung dadurch erreicht, dass die benachbarten Kammern innerhalb der Platten 31 an den entsprechenden Zu- und Abführstutzen für Kühlmittel bzw. Öl einmal mit einseitig herausgeprägten Kragen 52 versehen sind, die, wie die 4 erkennen lässt, jeweils mit einer geraden Fläche der darüberliegenden Platte 31 dicht verlötet sind. In bekannter Weise wird daher jeweils der Zugang eines der an der Wärmeübertragung beteiligten Strömungsmedien in eine Kammer verhindert, so dass, wie die 2 und 3 zeigen, in benachbarten Kammern des Plattenwärmeübertragers 30 eine entgegengesetzte Durchströmung mit unterschiedlichen Strömungsmedien erfolgt.
Wie die 2 und 3 zeigen, sind benachbarte Wärmeübertragerplatten 31 um 180° verdreht zueinander aufeinander gesetzt. Jede der Platten, die zunächst identisch ausgebildet sind, ist dabei mit quer zur Durchströmungsrichtung 50, 51 verlaufenden Sicken 53 versehen, die aber bezüglich der Längsmittelebene 54 des Plattenwärmetauschers 30 nach der Seite versetzt sind, so dass durch die 180°-Drehung benachbarter Platten 31 sichergestellt ist, dass jede der Sicken 53 an der benachbarten Platte anliegt und daher auch dicht mit dieser verlötet werden kann.
Die 2 und 3 lassen erkennen, dass der Strömungsweg sowohl für das zu kühlende Öl als auch für das im Gegenstrom zum Öl geführte Kühlmittel durch die jeweils von unterschiedlichen Längsseiten der Platten 31 ausgehenden, nicht bis zur gegenüberliegenden Seite durchgeführten Sicken deutlich verlängert wird. Die Wärmeübertragung kann dadurch intensiviert werden. Die Sicken 53 sind in der Längsrichtung – d. h. also senkrecht zur Mittelebene 54 – im gleichen Abstand zueinander angeordnet. Von den beim Ausführungsbeispiel vorgesehenen drei Sicken ist die mittlere jeweils so zur Mittelebene 54 versetzt, dass sie etwa mit einer Seitenwand in dieser Mittelebene 54 liegt. Auch die beiden anderen Sicken sind daher gegenüber der Mittelebene 54 versetzt. Natürlich können je nach Größe der Wärmeübertragerplatten 31 auch mehr als drei Quersicken 53 vorgesehen werden. Es hat sich aber gezeigt, dass diese Sickenanzahl schon ausreicht, um deutlich bessere Wärmeübertragungswerte zu erzielen.
Wie in der DE 195 47 185 A1 erläutert und anhand von 4 auch gezeigt, sind in jede der zwischen den Platten 31 gebildeten Kammern Turbulenzeinlagen 45 eingelegt, die in bekannter Weise zur Verwirbelung der durchströmenden Medien beitragen. In nicht näher gezeigter Weise können diese Turbulenzeinlagen 45 nun jeweils an den Stellen, wo sich die Sicken 53 in den Platten 31 befinden, mit Schlitzen versehen sein, durch die die Sicken 53 hindurchragen und mit der angrenzenden Platte in Berührung kommen. Weniger günstig, aber möglich wäre es auch, die Sicken 53 beim Stapeln der Platten 31 und der Turbulenzeinlagen 45 in diese so einzudrücken, dass ebenfalls ein Verlöten von Sicke und Turbulenzeinlage mit der benachbarten Platte 31 erreicht werden kann.
Auch die Turbulenzeinlagen 45 können alle identisch ausgebildet sein. Sie werden mit den Platten 31 jeweils für benachbarte Kammern um 180° verdreht.
Es ist auch möglich, nur jede zweite der aufeinander gestapelten Platten 31 mit Sicken 53 auszustatten. Man kann dann erreichen, dass beispielsweise nur der Ölstrom in den einzelnen Kammern umgelenkt wird, wie das beschrieben ist. Der Kühlmittelstrom dagegen verläuft ohne Umlenkung in seinen Kammern, so dass dadurch ein Stapelscheiben-Ölkühler auch dann eingesetzt werden kann, wenn sehr unterschiedliche Volumenströme für Öl bzw. Kühlmittel vorliegen.

Claims

Wärmeübertrager, inbesondere Plattenwärmeübertrager für einen Ölkühler für Verbrennungsmaschinen, mit einer Turbulenzeinlage innerhalb eines Strömungskanales (50, 51) zur Durchleitung eines Fluids, die mit Ausprägungen zur Verwirbelung des Fluids versehen ist und von ihr mindestens ein Stab zur Umlenkung des Fluids innerhalb des Strömungskanals (50, 51) eingefasst ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Stab (53) einer der die Turbulenzeinlage umfassenden Wärmeübertragungsplatten (31) zugeordnet ist, derart, dass der Stab als eine aus der Wärmeübertragerplatte (31) in der Richtung der umgebogenen Ränder der Platte (31) herausgeprägte Sicke (53) ausgebildet ist.
Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens drei im gleichen Abstand zueinander angeordnete Sicken (53) vorgesehen sind, von denen die mittlere Sicke (53) von einer Längsseite der Wärmeübertragungsplatte (31), die beiden benachbarten dagegen von der gegenüberliegenden Längsseite ausgehen, aber nicht durchgehend bis zu der jeweils gegenüberliegenden Längsseite geführt sind.
Wärmeübertrager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicken (53) jeweils in einen Schlitz der zugeordneten Turbulenzeinlage (45) hereinragen.
Wärmeübertrager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicken (53) in die Turbulenzeinlagen (45) eingedrückt sind.
Wärmeübertrager einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicken (53) benachbarter und von unterschiedlichen Strömungsmedien durchströmten Kammern versetzt zu einer Mittelebene (54) angeordnet sind.