DE202008013351U1 - Heat exchanger network and thus equipped heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Wärmeaustauschernetz mit einem Stapel aus parallel zueinander angeordneten ersten Strömungskanälen (5) für ein heißes Medium und zwischen diesen liegenden, ebenfalls parallel zueinander angeordneten zweiten Strömungskanälen (6) für ein Kühlmedium, wobei die ersten Strömungskanäle (5) durch Platten (2) und zwischen diesen angeordneten Längsprofilen (3) und die zweiten Strömungskanäle (6) durch Platten (2) und zwischen diesen angeordneten Querprofilen (4) begrenzt sind, wobei die ersten Strömungskanäle (3) in mittleren Bereichen mit in ihnen angeordneten Turbulatoreinlagen (12), die die Kühlleistung erhöhende, seitlich von Flanken (14) begrenzte Durchgänge aufweisen, und in Ein- und/oder Austrittsbereichen mit die mechanische Festigkeit erhöhenden Eintritts- oder Austrittsprofilen (22) versehen sind, die Ein- oder Austrittskanäle (23) bildende Stege (27) aufweisen, und wobei die Turbulatoren (12) und die Ein- und/oder Austrittsprofile (22) durch Löten mit den die ersten Strömungskanäle (5) begrenzenden Platten (2) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte Dicke aller Stege (27) eines Ein- oder Austrittsprofils (22) s(min)·n(E) = (1,2...Heat exchanger network with a stack of mutually parallel first flow channels (5) for a hot medium and lying between them, also arranged parallel to each other second flow channels (6) for a cooling medium, wherein the first flow channels (5) through plates (2) and between them arranged longitudinal profiles (3) and the second flow channels (6) by plates (2) and between them arranged transverse profiles (4) are limited, wherein the first flow channels (3) in central areas with arranged therein turbulator inserts (12), the cooling capacity have increasing, laterally of flanks (14) limited passages, and in inlet and / or outlet areas with the mechanical strength increasing inlet or outlet profiles (22) are provided, the inlet or outlet channels (23) forming webs (27), and wherein the turbulators (12) and the inlet and / or outlet profiles (22) by soldering with which he Most flow channels (5) limiting plates (2) are connected, characterized in that the total thickness of all webs (27) of an entry or exit profile (22) s (min) * n (E) = (1.2)
Description
Die Erfindung betrifft ein Wärmeaustauschernetz nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und einen Wärmeaustauscher mit einem solchen Wärmeaustauschernetz.The The invention relates to a heat exchanger network according to the preamble of claim 1 and a heat exchanger with such a heat exchanger network.
Wärmeaustauschernetze dieser Art dienen insbesondere zur Abkühlung eines durch erste Strömungskanäle geleiteten, heißen Mediums, z. B. von Öl, Druckluft oder Ladeluft eines Kraftwagens, einer Bau- oder Landwirtschaftsmaschine oder einer Kompressoranlage, mit Hilfe eines durch zweite Strömungskanäle fließenden Kühlmediums, z. B. Luft oder Wasser. Ein Problem stellen in diesem Fall die Temperaturwechsel-Belastungen und besonders die dynamischen Innendruckänderungen mit höherem Druck, z. B. 8 bar und mehr, dar, da hierdurch unterschiedliche Spannungen im Wärmeaustauscher auftreten. Als besondere Schwachstellen haben sich vor allem diejenigen, außen liegenden Randbereiche des Wärmeaustauschernetzes erwiesen, an denen dieses üblicherweise durch Schweißen oder dgl. fest mit den Stirnplatten von Sammelkästen verbunden ist, die der Zuführung oder Abführung des heißen, die ersten Strömungskanäle durchfließenden Mediums dienen. Da die Stirnplatten der Sammelkästen beim Betrieb mit dem hohen, nach außen gerichteten Innendruck des heißen Mediums belastet werden, werden zumindest die Lötstellen oder auch die Flanken der üblichen, unmittelbar an die Stirnplatten grenzenden, in den ersten Strömungskanälen angeordneten Turbulatoreinlagen zusätzlich stark auf Zug be ansprucht. Beim Auftreten von zyklischen Wechselbelastungen hat das zur Folge, dass die genannten Lötstellen oder die Flanken der Turbulatoreinlagen reißen, wodurch der Wärmeaustauscher undicht wird.Wärmeaustauschernetze This type are used in particular for cooling by first flow channels led, hot Medium, z. As of oil, compressed air or charge air of a motor vehicle, a construction or agricultural machine or a compressor plant, by means of a flowing through second flow channels Coolant, z. As air or water. To pose a problem in this case the temperature cycling loads and especially the dynamic ones Internal pressure changes with higher pressure, z. B. 8 bar and more, as this causes different stresses in the Heat exchangers occur. As special vulnerabilities especially those outside margins of the Heat exchanger network proven to which this usually by welding or the like. Firmly with the end plates of Collecting boxes connected to the feeder or discharge of the hot, the first flow channels serve flowing medium. Since the face plates of the Collecting boxes when operating with the high, to the outside directed internal pressure of the hot medium, be at least the solder joints or the flanks of the usual, immediately adjacent to the end plates, in the first flow channels arranged Turbulatoreinlagen additionally strongly on train claim. When cyclic alternating loads occur As a result, that said solder joints or flanks tearing the turbulator inserts, causing the heat exchanger is leaking.
Zur
Vermeidung dieses Nachteils ist es bei Wärmeaustauschernetzen,
deren das heiße Medium führende Strömungskanäle
als Flachrohre ausgebildet sind, bekannt (
Ferner
sind Wärmeaustauschernetze in Plattenbauweise bekannt (
Gegenüber dynamischen Innendruckbelastungen sind die genannten Lösungen weitgehend unwirksam.Across from dynamic internal pressure loads are the solutions mentioned largely ineffective.
Schließlich
sind Wärmeaustauschernetze der hier interessierenden Art
bekannt (
Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht das technische Problem der vorliegenden Erfindung darin, das Wärmeaustauschernetz der eingangs bezeichneten Gattung und einen damit ausgerüsteten Wärmeaustauscher derart auszubilden, dass insbesondere im Eintrittsbereich die Wahrscheinlichkeit von Rissbildungen in den Turbulatoreinlagen und deren Lötnähten reduziert und dadurch auch gegenüber hohen Innendruck- und Temperaturwechsel-Belastungen eine erhöhte Festigkeit und damit auch eine erhöhte Lebensdauer des Wärmeaustauschers bzw. Wärmeaustauschernetzes erhalten wird. Außerdem sollen die in Kauf zu nehmenden Druck- und Leistungsverluste klein bleiben.outgoing from this prior art, there is the technical problem of present invention, the heat exchanger network the genus mentioned at the outset and one equipped therewith Heat exchanger in such a way that in particular in the entry area, the probability of cracking in the Turbulatoreinlagen and their soldered seams reduced and thereby also against high internal pressure and temperature cycling loads an increased strength and thus an increased Life of the heat exchanger or heat exchanger network is obtained. In addition, the pressure to be accepted for and power losses remain small.
Gelöst wird dieses Problem erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 1 und 11.Solved This problem is inventively with the characterizing Features of claims 1 and 11.
Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, die Eintritts- und/oder Austrittsenden der das heiße Medium führenden Strömungskanäle mit Eintrittsprofilen zu versehen, die mechanisch stabiler als die Turbulatoreinlagen sind, vorzugsweise aufgrund einer Erhöhung der Gesamtdicke ihrer Stege, aber eine Breite aufweisen, die höchstens doppelt so groß wie die Breite der die zweiten Strömungskanäle begrenzenden Querprofile ist. Dadurch sind die Eintrittsprofile nur dort angeordnet, wo noch kein wesentlicher Wärmeaustausch stattfindet, so dass die Wärmeaustauscherleistung nur unwesentlich reduziert wird. Außerdem können die die Ein- und/oder Austrittskanäle begrenzenden Stege der Eintrittsprofile glatt und in Strömungsrichtung so ausgebildet werden, dass sie praktisch keine Verwirbelungen des durchströmenden Mediums verursachen, so dass durch sie selbst dann, wenn die Ein- und/oder Austrittskanäle zur Vergrößerung der mechanischen Festigkeit insgesamt einen kleineren Strömungsquer schnitt als die Durchgänge der Turbulatoreinlagen freilassen, der Strömungswiderstand des Wärmeaustauschernetzes allenfalls geringfügig erhöht wird.The invention is based on the idea of providing the inlet and / or outlet ends of the flow channels carrying the hot medium with inlet profiles which are mechanically more stable than the turbulator inserts, preferably due to an increase in the overall thickness of their webs, but at most twice as large as the width of the second flow channels limiting transverse profiles. As a result, the inlet profiles are arranged only where there is still no significant heat exchange, so that the heat exchanger performance is only slightly reduced. In addition, the inlet and / or outlet channels be bordering webs of entry profiles are smooth and formed in the flow direction so that they cause virtually no turbulence of the medium flowing through, so that even through them, if the inlet and / or outlet channels to increase the mechanical strength overall smaller flow cross-section than the passages leave the Turbulatoreinlagen, the flow resistance of the heat exchanger network is at most slightly increased.
Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantageous features of the invention will become apparent from the dependent claims.
Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:The The invention will be described below in conjunction with the accompanying drawings explained in more detail in exemplary embodiments. Show it:
Die
in
In
den ersten Durchgängen
In
den zweiten Strömungskanälen
Im Übrigen
ist das beschriebene Wärmeaustauschernetz
Wärmeaustauscher,
Wärmeaustauschernetze
Die
Enden des in
Zur
Vermeidung dieses Problems ist erfindungsgemäß vorgesehen,
zumindest in den Eintrittsenden der den Endplatten
Nach
einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind auch für
andere Größen der Eintrittsprofile
Nach
Erfindungsgemäß wird
die Mindestdicke s(min) der Stege
Ein praktisches Ausführungsbeispiel hat folgende Abmessungen:
- 1. Die Breite b(Q) der Querprofile
4 betrage 18 mm. Mit b(E) = (0,5 ... 2,0) b(Q) folgt daraus, dass b(E) einen Wert 9 mm bis 36 mm haben kann. - 2. Die Tiefe T des Netzes
1 betrage 140 mm und die Dicke der Längsprofile 3 jeweils 7 mm. Dann beträgt die Tiefe T der Turbulatoreinlagen 140 mm – 2·7 mm = 126 mm. - 3. Die Turbulatoreinlagen
12 besitzen die Maße s(T) = 0,3 mm und t(T) = 7,5 mm. Dann haben die Turbulatoreinlagen12 , in Richtung der Tiefe (T) gemessen, jeweils 16,8 Wellungen und, da jede Wellung zwei Flanken14 umfasst, ist n(T) = 33,6 (vereinfacht = 33). Daraus folgt s(T)·n(T) = 9,9 mm, d. h. die Richtung der Tiefe T summierte Gesamtdicke aller Flanken14 beträgt 9,9 mm. - 4. Die Mindestdicke s(min) der Stege
27 des Eintrittsprofils22 betrage 0,5 mm. - 5. Mit der obigen Formel s(min)·n(E) = (1,2 ... 2,0)·s(T)·n(T)
folgt daraus: s(min)·n(E) = (1,2 ... 2,0)·0,3
mm·33 = 11,9 mm ... 19,8 mm, d. h. die summierte Gesamtbreite
aller Stege
27 des Eintrittsprofils22 kann 11,9 mm bis 19,8 mm betragen im Vergleich zur summierten Dicke aller Flanken14 der Turbulatoreinlage12 von 9,9 mm. - 6. Weiterhin ergibt sich aus der Gleichung s(min)·n(E)
= 11,9 mm ... 19,8 mm wegen s(min) = 0,5 mm ein Wert n(E) = 23,8
... 39,6, d. h. die Zahl der Stege
27 beträgt ca. 24 bis 40, in Richtung der Tiefe T gemessen. - 7. Nach der oben ebenfalls angegebenen Gleichung soll gelten
t(E) = (0,25 ... 0,45)·t(T)·s(min)/s(T). Mit den
Werten nach 3) und 4) ergibt sich t(E) = (0,25 ... 0,45)·7,5
mm·0,5 mm/0,3 mm = ca. 3,1 mm ... 5,6 mm, d. h. die Teilung
t(E) der Eintrittskanäle
23 bzw. Stege27 im Eintrittsprofil22 beträgt 3,1 mm bis 5,6 mm im Vergleich mit einer Teilung für die Durchgänge in der Turbulatoreinlage12 von 7,5 mm. Da hier pro Teilung je zwei Flanken14 vorhanden sind, beträgt der Flankenabstand 7,5 : 2 = 3,75 mm im Vergleich zum Stegabstand von 3,1 mm bis 5,6 mm bei den Eintrittsprofilen22 .
- 1. The width b (Q) of the cross sections
4 amount 18 mm. With b (E) = (0.5 ... 2.0) b (Q) it follows that b (E) can have a value of 9 mm to 36 mm. - 2. The depth T of the network
1 140 mm and the thickness of the longitudinal profiles 3 each 7 mm. Then, the depth T of the turbulator inserts 140 mm - 2 · 7 mm = 126 mm. - 3. The turbulator inserts
12 have the dimensions s (T) = 0.3 mm and t (T) = 7.5 mm. Then have the turbulator inserts12 , measured in the direction of depth (T), each 16.8 corrugations and, since each corrugation two flanks14 , n (T) = 33.6 (simplified = 33). It follows that s (T) * n (T) = 9.9 mm, ie the direction of the depth T summed total thickness of all edges14 is 9.9 mm. - 4. The minimum thickness s (min) of the webs
27 of the entry profile22 amount 0.5 mm. - 5. With the above formula s (min) * n (E) = (1.2 ... 2.0) * s (T) * n (T), it follows that: s (min) * n (E) = (1.2 ... 2.0) x 0.3 mm x 33 = 11.9 mm to 19.8 mm, ie the summed total width of all webs
27 of the entry profile22 can be 11.9 mm to 19.8 mm compared to the summed thickness of all flanks14 the turbulator insert12 of 9.9 mm. - 6. Furthermore, from the equation s (min) * n (E) = 11.9 mm ... 19.8 mm, because of s (min) = 0.5 mm, a value n (E) = 23.8 results. .. 39.6, ie the number of bars
27 is about 24 to 40, measured in the direction of depth T. - 7. According to the equation also given above, let t (E) = (0.25 ... 0.45) * t (T) * s (min) / s (T). With the values according to 3) and 4), t (E) = (0.25 ... 0.45) · 7.5 mm · 0.5 mm / 0.3 mm = approx. 3.1 mm. .. 5.6 mm, ie the pitch t (E) of the inlet channels
23 or webs27 in the entry profile22 is 3.1 mm to 5.6 mm in comparison with a pitch for the passages in the turbulator insert12 of 7.5 mm. Since there are two flanks per division14 are present, the edge distance is 7.5: 2 = 3.75 mm compared to the web distance of 3.1 mm to 5.6 mm in the entry profiles22 ,
Versuche
mit Einsatzkörpern dieser Art haben ergeben, dass bei Pulsdruck-Belastungen
von 1 bis 15 bar die mit den Eintrittsprofilen
Die
Eintrittsprofile
Die
Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt, die auf vielfache Weise abgewandelt werden
können. Das gilt insbsondere für die Form und
die Abmessungen der im Einzelfall verwendeten Turbulatoreinlagen
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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- - DE 29822888 U1 [0006] - DE 29822888 U1 [0006]
- - DE 20208784 U1 [0024] - DE 20208784 U1 [0024]
- - DE 29622191 U1 [0024] DE 29622191 U1 [0024]
- - DE 4131739 C2 [0024] - DE 4131739 C2 [0024]
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DE202008013351U DE202008013351U1 (en) | 2008-10-08 | 2008-10-08 | Heat exchanger network and thus equipped heat exchanger |
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DE202008013351U Expired - Lifetime DE202008013351U1 (en) | 2008-10-08 | 2008-10-08 | Heat exchanger network and thus equipped heat exchanger |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R207 | Utility model specification |
Effective date: 20100429 |
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R150 | Term of protection extended to 6 years | ||
R150 | Term of protection extended to 6 years |
Effective date: 20111130 |
|
R151 | Term of protection extended to 8 years | ||
R151 | Term of protection extended to 8 years |
Effective date: 20141112 |
|
R158 | Lapse of ip right after 8 years |