DE2048010A1 - Heat exchanger - Google Patents
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Description
Wärmeaus tauscher.Heat exchanger.
Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmeaustauscher mit stapelartig übereinander angeordneten Rippen-Platten-Elementen, wobei die Platten.mit den Rippen eine über Kreuz verlaufende Strö'mungsanordnuhg bilden, bei der die Platten die Strömungswege begrenzen und die Rippen in diesen angeordnet sind.The invention relates to a heat exchanger with stacked one above the other Rib-plate elements, whereby the plates with the ribs have a cross-running flow arrangement form in which the plates limit the flow paths and the ribs are arranged in them.
Ein bekannter Wärmeaustauscher ist teilweise in Fig. 1 dargestellt. Der Wärmeaustauscher umfaßt eine Endplatte und eine weitere nicht dargestellte Endplatte, Trennplatten 4, die auch einfach Platten genannt werden, Rippen 6 für die austretende Luft, Rippen 8 für das Kühlmittel und Endstücke Io. Zur Bildung der gewünschten Wärmeaustauschergröße kann eine beliebige Zahl von Schichten übereinander vorgesehen werden. Die gesamte Anordnung wird dann hart zusammengelötet, um eine Einheit zu bilden. Bei dieser Wärmeaustauscherkonstruktion besteht ein Problem darin, daß in den Endstücken und Trennplatten Risse entstehen und der Länge nach durch sie hindurch wandern. In Fig. 1 ist ein Beispiel einer üblichen Rißtype gezeigt: Die Risse 12 und 14 erscheinen in dem der Endplatte 2 am nächsten liegenden Endstück lo, die Risse 16 und 18 in den Trennplatten 6. Diese Risse sind natürlich.A known heat exchanger is partially shown in FIG. The heat exchanger includes a End plate and another end plate, not shown, separating plates 4, which are also simply called plates, Ribs 6 for the exiting air, ribs 8 for the coolant and end pieces Io. To form the desired Heat exchanger size, any number of layers can be provided one above the other. The whole The assembly is then brazed together to form a unit. With this heat exchanger construction there is a problem that cracks develop in the end pieces and partition plates and the Walk lengthways through it. In Fig. 1 an example of a common type of crack is shown: The cracks 12 and 14 appear in the end piece lo closest to the end plate 2, the cracks 16 and 18 in the partition plates 6. These cracks are natural.
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unerwünscht, weil sie Leckverbindungen zwischen den Durchgängen für das heiße Medium und das kalte Medium bzw. zwischen diesen Durchgängen und der Umgebung schaffen.undesirable because they leak connections between the passages for the hot medium and the cold Create a medium or between these passages and the environment.
Es wurde gefunden, daß diese Risse auf Wärmespannungen zurückzuführen sind, die in den Endstücken und Trennplatten durch die Temperaturgradienten in dem Wärmeaustauscher und durch die verschiedenen Wärmeausdehnungen in den Elementen der Einheit verursacht werden. Gemäß Pig. I strömt das heiße Medium über die Rippen 6, während kaltes Medium über die Rippen 8 strömt, wobei das kalte Medium Wärme aus dem heißen Medium abführt. Beim Eintritt des heißen Mediums in den Wärmetauscher beginnt es unverzüglich die Endstücke und die Enden der Trennplatten aufzuhei_zen. Die Endstücke und Trennplatten haben nachher die Neigung, sich auszudehnen. Die Endplatte jedoch, die dicker und dem kalten Medium ausgesetzt ist, widersetzt sich der Ausdehnung der Endstücke. Das Ergebnis sind die vorhin erläuterten üblichen Risse. Die nachstehend beschriebene neue Konstruktion überwindet diese Unzuträglichkeiten und ergibt einen Wärmeaustauscher, der eine erheblicher vergrößerte Lebensdauer und eine erheblich verminderte auf durch Wärmespannung*iii bedingte Ermüdungserscheinungen zurückzuführende Rißneigung zeigt.It has been found that these cracks are due to thermal stresses in the End pieces and partition plates through the temperature gradients in the heat exchanger and through the various thermal expansions are caused in the elements of the unit. According to Pig. I pour that hot medium over the ribs 6, while cold medium flows over the ribs 8, the cold Medium removes heat from the hot medium. When the hot medium enters the heat exchanger it immediately begins to heat up the end pieces and the ends of the separating plates. The end pieces and partition plates subsequently have a tendency to expand. The endplate however, the thicker and exposed to the cold medium, the end pieces resist expansion. The result is that the usual cracks explained earlier. The new design described below overcomes this Incompatibilities and results in a heat exchanger that has a significantly increased service life and a considerably reduced due to thermal stress * iii shows tendency to crack due to fatigue.
Die Erfindung befaßt sich mit der Schaffung einer Wärmeaustauscherkonstruktion, die die Risse in den verschiedenen Elementen in den verschiedenen Elementen der Wärmeaustauschereinheit ausschaltet, die durch auf die Wärmespannungen zurückzuführendeThe invention is concerned with the creation of a Wärmeaustauscherkonstruktion which eliminates the cracks in the various elements in the various elements of the heat exchanger, which by due to the thermal stresses
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Ermüdungserscheinungen verursacht werden. .Causing fatigue. .
Nach der Erfindung weist der Wärmeaustauscher zur Vergrößerung der Wärmeübergangsfläche zwischen den Endstücken und den Trennplatten in dem Plattensatz C-förmige Endstücke auf. Die C-förmigen Endstücke können aus einem Material hergestellt sein, das einen niedrigeren Wärmeausdehnungs- · koeffizienten als die übrigen Teile des Plattensatzes besitzt. In den C-förmigen Endstücken könnenAccording to the invention, the heat exchanger to increase the heat transfer area between the end pieces and the partition plates in the plate set on C-shaped end pieces. The C-shaped End pieces can be made of a material that has a lower thermal expansion · coefficient than the remaining parts of the plate set. In the C-shaped end pieces you can
Rippen zur Verbesserung der Fähigkeit zur V/ärmeab- "Ribs to improve the ability to reduce heat
führung vorgesehen sein.Die Rippen für das heiße Medium können vom Rand des Plattensatzes weggeschnitten sein ( um die Wärmeabgabe an die Endstücke zu vermindern).The ribs for the hot medium can be cut away from the edge of the plate set (to reduce the heat dissipation to the end pieces).
Die Erfindung vermeidet die durch aufThe invention avoids that due to
Wärmespannungen zurückzuführende Ermüdungserscheinungen verursachte Rißbildung des Plattensatzes des Wärmeaustauschers, . indem die- Temperaturgradienten in dem Plattensatz vermindert und die Wärmeausdehnungen der den Plattensatz des Wärmeaustauschers bildenden Elemente einander angeglichen werden.Fatigue due to thermal stress caused cracking of the plate set of the Heat exchanger,. by the- temperature gradient in the plate set and the thermal expansions of the plate set of the heat exchanger forming elements are aligned with each other.
Zunächst sind die Endstücke C-förmig gestaltet. ä Das erlaubt die Portsetzung der Rippen für das kalte Medium bis in das Endstück selbst hinein, so daß die Temperatur des Endstücks vermindert wird. Die Wärme wird stattdessen von dem kalten Medium fortgeführt. Zweitens die C-förmigen Endstücke eine ausgedehntere Breite im Vergleich zu den quadratischen Endstücken, wodurch die Wärmeübergangsfläche zwischen den Endstücken und den normalerweise dünneren Trennplatten vergrößert wird. Drittens sind die Endstücke aus einem Material mit geringerem Wärmeausdehnungskoeffizienten als die Endplatten hergestellt, so daß die heißerenFirst of all, the end pieces are designed in a C-shape. etc. This allows the port setting of the ribs for the cold medium until in the end piece itself into it, so that the temperature of the tip is reduced. Instead, the heat is carried away by the cold medium. Second, the C-shaped end pieces have an expanded width compared to the square end pieces, which increases the heat transfer area between the end pieces and the normally thinner separator plates. Third, the end pieces are made of a material with a lower coefficient of thermal expansion than the end plates, so the hotter ones
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Endstücke die Neigung haben, sich im gleichen Na& wie die kühleren Endplätzen auszudehnen, so daß die Spannungen ausgeschaltet werden, die sich zwischen zwei sich unterschiedlich ausdehnenden Teilen aufbauen. Viertens sind die Rippen für das heiße Medium vom Rand des Plattensatzes weggeschnitten; dies vermindert die Wärmeabgabe an die Endstücke, weil die Wärmeübertragung am Rand des Plattensatzes in dem Bereich weniger wirksam ist, wo die Rippen für das heiße Medium weggeschnitten sind.Tails have the tendency to expand in the same Na as the cooler Endplätzen, so that the voltages are switched off, that build up between two different expanding parts. Fourth, the hot medium ribs are cut away from the edge of the plate set; this reduces the heat dissipation to the end pieces because the heat transfer at the edge of the plate set is less effective in the area where the fins for the hot medium are cut away.
Weiterhin wurde gefunden,daß die Wirkung der durch die geringere Wärmeausdehnung der Endplatten verursachten Spannungen zur Mitte des Plattensatzes des Wärmeaustauschers abnimmt. Die mit Rippen versehenen C-förmigen Endstücke brauchen daher nur in den ersten Durchgängen für das kalte Medium, von der Endplatte ausgesehen, und in einer Abstufung vorgesehen zu werden, d.h. breiter in der Nähe der Endplatte und zur Mitte des Plattensatzes allmählich an Breite abnehmest/. · Darüberhinaus brauchen die mit Rippen versehenen C-förmigen Endstücke nur auf der Seite des Einlasses des kalten Mediums vorgesehen zu werden.It has also been found that the effect of the stresses caused by the lower thermal expansion of the end plates decreases towards the center of the plate set of the heat exchanger. The ribbed C-shaped end pieces therefore only need to be provided in the first passages for the cold medium, as seen from the end plate, and in a gradation, i.e. wider near the end plate and gradually decreasing in width towards the center of the plate set / . In addition, the ribbed C-shaped end pieces need only be provided on the cold medium inlet side.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung 1st in der Zeichnung dargestellt.An embodiment of the invention is shown in the drawing.
Fig. 1 ist eine teilweise weggebrochene perspektivische Ansicht eines bekannten Plattensatzes für einen Wärmeaustauscher;Fig. 1 is a partially broken away perspective view of a known plate set for a heat exchanger;
Fig. 2 ist eine teilweise weggebrochene perspektivische Ansicht des J*lattensatzes für einen Wärmeaustauscher gemäß der Erfindung;Fig. 2 is a partially broken away perspective view of the J * slat set for one Heat exchanger according to the invention;
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Fig. 3 ist eine Seitenansicht gemäß Fig. 2, bei der Teile weggebrochen sind.Fig. 3 is a side view according to Fig. 2, where parts have broken away.
In den Fig. 2 und 3 (in denen gleiche Bezugszahlen gleiche Teile bedeuten) ist ein Plattensatz für den erfindung_^sgemäßen Wärmetauscher gezeigt. Der Plattensatz umfaßt mehrere übereinander gestapelte Platten mit Rippen in einer Überkreuz-Strömungsanordnung Die Endstücke für das kalte Medium 22,24,26,28,3ο,32, 34,36,38,4o,42 und 44 sind C-förmig und die ersten drei oder vier Endstücke, die den Endplatten 2o und am nächsten liegen, sind mit darin angeordneten Rippen 46,48,50,52,54,56,58,60,62 und 64 versehen. Die Endstücke 30 und 44 brauchen nicht mit Rippen versehen zu sein, da sie in ausreichender Entfernung von den Endplatten 2o und 21 gelegen sind, so daß sie der Unterschied in der Wärmeausdehnung zwischen den Endplatten, den Endstücken und den Trennplatten nicht beeinträchtigt. Außerdem nehmen die C-förmigen Endstücke von den Endplatten 2o und 21 zur Mitte des Plattensatzes des Wärmeaustauschers in aus dem gleichen Grunde an Breite ab. Zwischen den C-förmigen Endstücken sind Kühlrippen 63 angeordnet.In Figs. 2 and 3 (in which like numerals denote like parts) is a plate set for the According to the invention, heat exchangers are shown. The plate set comprises a plurality of stacked plates with ribs in a cross-flow arrangement The end pieces for the cold medium 22,24,26,28,3ο, 32, 34,36,38,4o, 42 and 44 are C-shaped and the first three or four end pieces, which are the end plates 2o and closest, are arranged therein Ribs 46,48,50,52,54,56,58,60,62 and 64 are provided. The end pieces 30 and 44 do not need to be ribbed, as they are at a sufficient distance from the end plates 2o and 21 are located so that they the difference in thermal expansion between the End plates, the end pieces and the partition plates are not affected. Also take the C-shaped end pieces from the end plates 2o and 21 to the center of the plate set of the heat exchanger in from the same reason in width. Cooling fins 63 are arranged between the C-shaped end pieces.
Die Durchgänge für das heiße Medium sind ebenfalls mit Rippen 65 versehen, die von der Oberfläche bzw. dem Rand des Wärmeaustauschers in der dargestellten Weise weggeschnitten sind, so daß die Wärmeübertragung nicht am Rand des Wärmeaustauschers beginnt. Die Durchgänge für das heiße Medium sind von denen für das kalte Medium durch Trennplatten 66 getrennt. Die Durchgänge für das heiße Medium sind durch Endstücke 68 geschlossen. The passages for the hot medium are also provided with ribs 65 which are cut away from the surface or the edge of the heat exchanger in the manner shown so that the heat transfer does not begin at the edge of the heat exchanger. The passages for the hot medium are separated from those for the cold medium by partition plates 66 . The passages for the hot medium are closed by end pieces 68.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Einzelheiten der Konstruktion beschränkt, sondern kann von einem Fachmann im Rahmen des Erfindungsgedankens abgewandelt werden.The invention is not limited to the details of the construction shown, but can be modified by a person skilled in the art within the scope of the inventive concept.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |