DE3501936A1

DE3501936A1 - CROSS-CURRENT HEAT EXCHANGER WITH AT LEAST TWO PLATE PACKAGES

Info

Publication number: DE3501936A1
Application number: DE19853501936
Authority: DE
Inventors: Dieter Steinegg-Appenzell Steeb
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-01-22
Filing date: 1985-01-22
Publication date: 1986-07-24
Also published as: FR2576402A1; GB8600990D0; GB2169999A

Description

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durchforschten Gebiet erwartet wird, daß nur weitere Verfeinerungen und nur der erhöhte Einsatz von Mitteln zu Verbesserungen führen, hat hier der in die entgegengesetzte Richtung weisende Weg die erfindungsgemäße Aufgabe gelöst.In the explored area, it is expected that only further refinements and only increased use of funds lead to improvements, the way in the opposite direction has the inventive way Task solved.

Das Fluchten der Außenflächen der miteinander zu verbindenden Plattenpakete kann gemäß der Erfindung durch ein Verfahren erreicht werden, bei dem die miteinander zu verbindenden Endflächen der vorher fertiggestellten Plattenpakete zwischen Spannplatten zusammengeführt werden, bis sich die Endflächen flächig berühren, daß dann die Plattenpakete zwischen den Spannplatten eingespannt und anschließend die Endflächen längs ihrer Außenränder aneinandergeschweißt werden.The alignment of the outer surfaces of the plate packs to be connected to one another can according to the invention can be achieved by a method in which the end faces to be joined are the previously completed Plate packs are brought together between clamping plates until the end surfaces touch each other, that then the plate packs clamped between the clamping plates and then the end faces are welded together along their outer edges.

Durch die Erfindung werden bei Kreuzstrom-Wärmetauschern der vorliegenden Gattung durch die Einsparung der Sammelkasten sowohl die Kosten als auch das Gewicht des Wärmetauschers verringert. Außerdem wird die Herstellung wesentlich vereinfacht, da bei jeder Verbindung von zwei Plattenpaketen miteinander anstelle der bisher notwendigen zwei Schweißnähte — für die Verbindung eines jeden Plattenpaketes mit dem Sammelkasten — nur eine einzige Schweißnaht für die Verbindung der beiden Plattenpakete miteinander benötigt wird.The invention in cross-flow heat exchangers of the present genre by saving the collection box both the cost and reduces the weight of the heat exchanger. In addition, the production is significantly simplified because at every connection of two plate packs with each other instead of the previously necessary two weld seams - for the connection of each plate pack with the collecting box - only a single weld seam for the Connection of the two plate packs with each other is required.

Die Erfindung betrifft auch einen Kreuzstrom-Wärmetauscher der eingangs genannten Art in Form eines Ringwärmetauschers, dessen Plattenpakete aus zur Bildung von bogenförmigen ersten Durchflußräumen bogenförmig zugeschnittenen Platten bestehen und der mindestens einen Anschlußkasten für das Fluid aufweist, mit dem die einen Endflächen der dem Anschlußkasten benachbarten Plattenpakete verbunden sind. Solche Ringwärmetauscher müssen aus mindestens zwei Plattenpaketen hergestellt werden, die sich je längs einem Bogen von weniger als 180° erstrecken, um beim Eintauchen eines solchen Paketes in ein Lötbad sicherzustellen, daß alle Luft aus den ersten Durchflußräumen entweicht, was bei einem Plattenpaket, das sich über mehr als 270° erstreckt, nur sehr umständlich erreichbar ist.The invention also relates to a cross-flow heat exchanger of the type mentioned at the beginning in the form of a ring heat exchanger, the plate packs of which are made to form consist of arc-shaped first flow spaces arc-shaped cut plates and the has at least one connection box for the fluid, with which one end faces of the connection box adjacent plate packs are connected. Such ring heat exchangers must consist of at least two plate packs are produced, each extending along an arc of less than 180 ° to when immersed of such a package in a solder bath to ensure that all air from the first flow spaces escapes, which can only be achieved with great difficulty in the case of a plate package that extends over more than 270 ° is.

Auch bei diesen, z.B. durch das DE-GM 17 50 450 bekannten Ringwärmetauschern werden die vom Anschlußkasten abgekehrten Enden der Wärmetauscherteile durch einen gemeinsamen Sammelkasten miteinander verbunden.Also in these ring heat exchangers, e.g. known from DE-GM 17 50 450, the connection box remote ends of the heat exchanger parts by a common collecting box with each other tied together.

Auch hier schafft die Erfindung dadurch Abhilfe, daß die anderen Endflächen der aneinanderstoßenden Plattenpakete unmittelbar miteinander verbunden sind. Versuche mit einem derart hergestellten Kreuzstrom-Wärmetauscher gemäß der Erfindung haben gezeigt, daß der Durchflußwiderstand des Fluids um etwa 15% geringer ist als bei Wärmetauschern der gleichen Art mit einem die Enden der Plattenpakete verbindendenden Sammelkasten. Da bei den bekannten Wärmetauschern die Sammelkasten zum Wärmeaustausch kaum beitragen, wird durch die Erfindung die für den Wärmetausch wichtige Fläche um den durch den Sammelkasten eingenommenen Raum vergrößert, so daß der Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Wärmetauschers auch durch die Vergrößerung der für den Wärmetausch wirksamen Fläche erhöht wird.Here, too, the invention provides a remedy in that the other end faces of the plate stacks abutting one another are directly connected to each other. Experiments with a cross-flow heat exchanger manufactured in this way according to the invention have shown that the flow resistance of the fluid by about 15% is less than in heat exchangers of the same type with one connecting the ends of the plate packs Collection box. Since in the known heat exchangers, the collecting tank for heat exchange hardly contribute, through the invention, the area around the area around the collecting tank which is important for the heat exchange occupied space increased, so that the efficiency of the heat exchanger according to the invention is also increased by increasing the area effective for heat exchange.

Die Erfindung betrifft weiterhin einen Wärmetauscher der eingangs genannten Art in Form eines mehrseitigen, polygonförmigen Ringwärmetauschers mit mindestens drei Plattenpaketen aus viereckigen Platten und mindestens einem Anschlußkasten für das Fluid, mit dem die einen Endflächen der dem Anschlußkasten benachbarten Plattenpakete verbunden sind. Ein solcher polygonförmiger Ringwärmetauscher ist beispielsweise durch die DE-PS 29 51 352 bekannt. Auch bei diesem bekannten Wärmetauscher hielt es die Fachwelt bisher für notwendig, zur Verbindung der einzelnen Plattenpakete Sammelkästen mit den oben geschilderten Nachteilen zu verwenden. Durch die Erfindung werden auch diese bekannten Wärmetauscher dadurch verbessert, daß die Platten trapezförmig so zugeschnitten sind, daß sie mit den die Trapezschenkel bildenden Kanten aneinandergelegt ein Polygon bilden, das mindestens an einer Ecke offen ist, daß diese Platten so zu Plattenpaketen zusammengesetzt sind, daß die von den Trapezschenkein gebildeten Kanten in den Endflächen der Plattenpakete liegen, und daß die Plattenpakete mit aneinanderliegenden Endflächen und mit den die offene Ecke verschließendem Anschlußkasten den polygonförmigen Ringwärmetauschert bilden. Dadurch wird ein mehrseitiger, polygonförmiger Ringwärmetauscher geschaffen, der an den Ecken keine Sammelräume für das erste Fluid enthält, so daß er alle oben geschilderten Vorteile aufweist.The invention further relates to a heat exchanger of the type mentioned at the beginning in the form of a multi-sided, polygonal ring heat exchanger with at least three plate packs made of square plates and at least one connection box for the fluid with which the one end surfaces of the connection box adjacent to the connection box Disk packs are connected. Such a polygonal ring heat exchanger is for example from DE-PS 29 51 352 known. So far, experts have held the same for this known heat exchanger necessary to connect the individual plate packs collecting tanks with the disadvantages described above to use. The invention also improves these known heat exchangers in that that the plates are cut trapezoidal so that they are placed against one another with the edges forming the trapezoidal legs Form a polygon which is open at least at one corner so that these plates become plate packets are assembled that the edges formed by the trapezoid legs in the end faces of the plate packs lie, and that the plate packs with abutting end faces and with the open corner closing junction box form the polygonal ring heat exchanger. This creates a multi-sided, polygonal ring heat exchanger created, which has no collecting spaces for the first at the corners Contains fluid, so that it has all the advantages outlined above.

Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung von zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert.
Es zeigtThe invention is explained in detail in the following description of two exemplary embodiments shown in the drawing.
It shows

Fig. 1 eine Ansicht eines kreisförmigen Ringwärmetauschers; Fig. 1 is a view of a circular ring heat exchanger;

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1; FIG. 2 shows a section along the line II-II in FIG. 1;

Fig. 3 einen abgebrochen dargestellten Schnitt nach der Linie HI-III in Fig. 2; FIG. 3 shows a broken away section along the line HI-III in FIG. 2; FIG.

Fig. 4 eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht eines fünfseitigen,polygonförmigen Ringwärmetauschers. Fig. 4 is a FIG. 1 corresponding view of a five-sided polygon shaped annular heat exchanger.

Der in Fig. 1 dargestellte Ringwärmetauscher besteht aus zwei Plattenpaketen 10, die sich über einen Bogen von etwas weniger als 180° erstrecken und deren unmittelbar aneinanderliegenden Endflächen durch eine umlaufende Schweißnaht 11 miteinander verbunden sind.The ring heat exchanger shown in FIG. 1 consists of two plate packs 10, which extend over an arc of slightly less than 180 ° and whose directly adjacent end surfaces are connected to one another by a circumferential weld 11.

Die anderen Endflächen sind durch je eine umlaufende Schweißnaht 12 mit einem Anschlußkasten 13 verbunden, der im Inneren durch eine in einer Diametralebene verlaufende Zwischenwand 14 in zwei Sammelräume unterteilt ist, von denen der eine Sammelraum mit einer Zulauföffnung 15 und der andere mit einer Ablauföffnung 16 versehen ist.The other end faces are each connected to a junction box 13 by a circumferential weld 12, the inside through a partition 14 extending in a diametrical plane into two collecting spaces is divided, one of which is a collecting space with an inlet opening 15 and the other with an outlet opening 16 is provided.

Jedes der beiden Plattenpakete 10 weist paarförmig angeordnete Platten 17 auf, die bogenförmig, wie in Fig. 1 dargestellt, zugeschnitten sind. Die beiden Platten 17 eines jeden Paares sind an ihren bogenförmigen Längsrändern durch längs dieser Ränder verlaufende leistenförmige Abstandhalter 18 zur Bildung von flachen Durchflußräumen für öl miteinander verbunden. In diesen Durchflußräumen sind Turbulenzbleche 19 angeordnet. Each of the two plate packs 10 has plates 17 which are arranged in pairs and which are cut to an arc shape, as shown in FIG. 1. The two plates 17 of each pair are connected to one another at their curved longitudinal edges by strip-shaped spacers 18 extending along these edges to form flat flow spaces for oil. Turbulence plates 19 are arranged in these flow spaces.

Die die Durchflußräume für das öl bildenden Plattenpaare sind durch zweite gerade leistenförmige Abstandhalter 20 im Abstand voneinander gehalten, die sich an den Enden der Durchflußräume für das öl quer zu diesen und den ersten Abstandhaltern, also radial erstrekken, so daß diese Abstände zwischen den Plattenpaaren radiale Durchflußräume für Luft bilden, in denen zur Verbesserung des Wirkungsgrades Lamellen 21 angeordnet sind. Jedes Plattenpaket ist aus Festigkeitsgründen an seinen beiden Seiten durch Endplatten 22 begrenzt, die den gleichen Zuschnitt haben wie die Platten 17 und die äußeren Durchflußräume für Luft nach außen hin begrenzen.The flow spaces for the oil-forming plate pairs are held at a distance from each other by second straight strip-shaped spacers 20, which are attached to the ends of the flow spaces for the oil transversely to these and the first spacers, i.e. extend radially, so that these distances between the plate pairs form radial flow spaces for air in which to Improvement of the efficiency lamellae 21 are arranged. Each plate pack is for strength reasons bounded on both sides by end plates 22 which have the same shape as the plates 17 and limit the outer flow spaces for air to the outside.

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Wie das insbesondere aus Kg. 2 ersichtlich ist, bilden die Seitenflächen der Abstandhalter 20 die Endflächen der Abstandhalter 18 und die Endkanten der Platten 17 und 22 Endflächen der Plattenpakete, die durch die Mündungen der Durchflußräume für das öl unterbrochen sind.As can be seen in particular from FIG. 2, the side surfaces of the spacers 20 form the end surfaces the spacer 18 and the end edges of the plates 17 and 22 end faces of the plate packs, which are through the Openings of the flow spaces for the oil are interrupted.

Der Anschlußkasten 13 hat an seinen beiden Enden öffnungen, deren äußere Ränder sich genau mit den äußeren Rändern der Endflächen der Plattenpakete decken.The junction box 13 has openings at both ends, the outer edges of which are exactly with the cover outer edges of the end faces of the plate packs.

Die Bautoleranzen der Abstandleisten 18 und 20, die die Abstände zwischen den Platten 17 bzw. den Plattenpaaren und den Endplatten 22 bestimmen, sowie die Dicken der Platten 17 sind so bemessen, daß beim Aneinanderlegen der Endflächen von zwei Plattenpaketen mit extrem verschiedenen, innerhalb der Bautoleranzen liegenden Abmessungen die Mündungen der Durchflußräume für das öl bei im wesentlichen fluchtenden Außenflächen der Endplatten 22 sich mit wesentlichen Teilen ihrer Querschnitte decken.The construction tolerances of the spacer strips 18 and 20, the distances between the plates 17 or the plate pairs and determine the end plates 22, as well as the thicknesses of the plates 17 are dimensioned so that when placed together of the end faces of two plate packs with extremely different, within the construction tolerances lying dimensions of the mouths of the flow spaces for the oil at essentially aligned Outer surfaces of the end plates 22 coincide with substantial parts of their cross-sections.

Für den Zusammenbau der Plattenpakete werden lotplattierte Platten 17 und 22 sowie lotplattierte Abstandleisten 18 und 19 verwendet. Die Platten und die Leisten werden dann, wie das in Fig. 2 dargestellt ist, unter Zwischenfügung der Turbulenzbleche 19 und der Lamellen 21 aufeinandergestapelt und zusammengebunden. Dann werden diese Pakete mit einem Ende beginnend bis zum anderen Ende in ein Lötbad eingetaucht, so daß die Luft aus den für das öl vorgesehenen Durchflußräumen heraustreten kann. Die so fertiggestellten Blechpakete 10 werden dann mit den miteinander zu verbindenden Endflächen zwischen Spannplatten zusammengeführt, bis sich die Endflächen flächig berühren. Dann werden die Plattenpakete zwischen den Spannflächen eingespannt und anschließend die Endflächen längs ihrer Außenränder durch die Naht 11 aneinandergeschweißt. Anschließend wird dann der Sammelkasten 13 zwischen die anderen Enden der Plattenpakete 10 eingeführt und durch die Schweißnähte 12 mit diesen verbunden.Solder-plated plates 17 and 22 and solder-plated spacer strips 18 and 19 are used to assemble the plate packs. The plates and the strips are then, as is shown in FIG. 2, stacked on top of one another and bound together with the interposition of the turbulence plates 19 and the lamellae 21. These packets are then immersed in a solder bath, beginning with one end and extending to the other end, so that the air can escape from the flow spaces provided for the oil. The laminated cores 10 completed in this way are then brought together with the end faces to be connected between clamping plates until the end faces are in flat contact. The plate packs are then clamped between the clamping surfaces and then the end surfaces are welded to one another along their outer edges through the seam 11. Subsequently, the collecting box 13 is then inserted between the other ends of the plate packs 10 and connected to them by the welds 12.

Beim Einhalten der oben genannten Toleranzen für die einzelnen Bauteile der Plattenpakete wird sichergestellt, daß beim Zusammenführen der Endflächen der Plattenpakete zwischen Spannplatten sich die Durchflußräume mit wesentlichen Teilen ihrer Querschnitte decken, so daß der Durchfluß für das öl auf jeden Fall gewährleistet ist.When observing the above-mentioned tolerances for the individual components of the plate packs, it is ensured that that when the end faces of the plate packs are brought together between the clamping plates, the flow spaces cover with essential parts of their cross-sections, so that the flow for the oil in any case is guaranteed.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 zeigt einen fünfseitigen, polygonförmigen Ringwärmetauscher, der aus fünf Plattenpaketen 25 und 26 zusammengebaut ist. Jedes dieser Plattenpakete 25 und 26 besteht aus trapezförmigen Platten, die so zugeschnitten sind, daß die Trapezschenkel die Plattenkanten 27 und 28 bilden, die in den Endflächen der Plattenpakete enthalten sind, wobei beim Aneinanderlegen der Plattenkanten 27 der verschiedenen, die Plattenpakete 25 und 26 bildenden Platten ein Fünfeck entsteht, das an einer Ecke offen ist. Die aus den so zugeschnittenen Platten gebildeten Plattenpakete 25 und 26 werden dann in der beschriebenen Weise zu einem Fünfeck zusammengesetzt und an den aneinanderstoßenden Endflächen durch umlaufende Schweißnähte miteinander verbunden. In die offene Ekke dieses Fünfecks wird dann ein entsprechend geformter Anschlußkasten 29 eingesetzt und mit den die Endkanten 28 enthaltenden Endflächen der Plattenpakete 25 durch umlaufende Schweißnähte verbunden. Auch hier werden die miteinander zu verbindenden Endflächen der Plattenpakete 25 und 26 zwischen Spannplatten zusammengeführt, bis sich die Endflächen berühren.The exemplary embodiment according to FIG. 4 shows a five-sided, polygonal ring heat exchanger which is assembled from five plate packs 25 and 26. Each of these plate packs 25 and 26 consists of trapezoidal plates which are cut so that the trapezoidal legs form the plate edges 27 and 28 which are contained in the end faces of the plate packs Panels create a pentagon that is open at one corner. The plate packs 25 and 26 formed from the plates cut in this way are then put together in the manner described to form a pentagon and connected to one another at the abutting end faces by circumferential weld seams. A correspondingly shaped connection box 29 is then inserted into the open corner of this pentagon and connected to the end surfaces of the plate packs 25 containing the end edges 28 by circumferential weld seams. Here, too, the end surfaces of the plate packs 25 and 26 to be connected to one another are brought together between clamping plates until the end surfaces touch.

Dann werden die Plattenpakete zwischen diesen Spannplatten eingespannt und längs ihrer Außenränder aneinandergeschweißt. The plate packs are then clamped between these clamping plates and welded to one another along their outer edges.

Alle in der vorstehenden Beschreibung erwähnten sowie auch die nur allein aus der Zeichnung entnehmbaren Merkmale sind als weitere Ausgestaltungen Bestandteile der Erfindung, auch wenn sie nicht besonders hervorgehoben und insbesondere nicht in den Ansprüchen erwähnt sind.All mentioned in the above description as well as those that can only be taken from the drawing Features are, as further refinements, components of the invention, even if they are not particularly emphasized and in particular are not mentioned in the claims.

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Claims

Claims 35 Ol Description

1. Cross-flow heat exchanger with at least two plate packs (10; 25, 26) made of plate pairs, the plates (17) of which are held together by first strip-shaped spacers (18) to form first flow spaces for a fluid and which are held together to form second flow spaces for air are held at a distance from one another by second strip-shaped spacers (20) which extend transversely to these and the first spacers (18) at the ends of the first flow spaces and, together with the end faces of the first spacers and the end edges of the plates (17), end faces of the Form plate packs (10,25,26) which are interrupted by the mouths of the first flow spaces, and wherein the plate packs are connected to one another to continue the first flow spaces of one plate pack into the first flow spaces of the other plate pack, characterized in that the end face of the Plate packs (10; 25, 26) with essentially aligned outer surfaces immediately ar connected to each other.

2. Cross-flow heat exchanger according to claim 1, characterized in that the end faces of the Plate packs (10; 25,26) are welded to one another along their outer edges.

3. Cross-flow heat exchanger according to claim 1 or 2, in the form of a ring heat exchanger, whose Plate packs (10) made from arcuately cut to form arcuate first flow spaces Plates (17) are made and which has at least one connection box (13) for the fluid, connected to the one end faces of the plate packs adjacent to the terminal box are, characterized in that the other end faces of the abutting plate packs (10) are directly connected to each other.

4. Cross-flow heat exchanger according to claim 1 or 2, in the form of a polygonal ring heat exchanger with at least three plate packs (25,26) made of square plates and at least one Connection box (29) for the fluid with which the one end surfaces of the connection box adjacent Plate packs are connected, characterized in that the plates are cut trapezoidally are that they are placed against one another with the edges (27, 28) forming the trapezoidal legs Form a polygon that is open at least at one corner, so that these plates become plate packs (25, 26) are composed that the edges formed by the trapezoidal legs in the end faces of the plate packs are, and that the plate packs (25,26) with abutting end faces and with the connection box closing the open corner (29) form the polygonal ring heat exchanger.

5. Method of making the cross-flow heat exchanger according to one of claims 2 to 4, characterized in that the to each other connecting end faces of the previously completed plate packs merged between clamping plates until the end surfaces touch flat, that then the plate packs between the . Clamped clamping plates and then welded the end faces together along their outer edges will.

The invention relates to a cross-flow heat exchanger with at least two plate packs of plate pairs, the plates of which are held together by first strip-shaped spacers to form first flow spaces for a fluid and which are spaced apart from one another by second strip-shaped spacers to form second flow spaces for air extend at the ends of the first flow spaces transversely to these and the first spacers and together with the end faces of the first spacers and the end edges of the plates form end faces of the plate packs, which are interrupted by the mouths of the first flow spaces, and the plate packs to continue the first flow spaces of one plate pack are connected to the first flow spaces of the other plate pack.

Cross-flow heat exchangers of this type have long been e.g. from DE-PS 4 16 331, GB-PS 14 89 226 and not least from DE-OS 29 51 352, known.

All these known heat exchangers have the common feature that for the connection of the plate packs with each other, around the first throughflow spaces of the one plate pack into the first throughflow spaces of the other plate pack to continue, the end faces of the plate packs with collecting tanks so connected be that the end faces of the plate packs close off openings of the collecting tank, which extend over the entire surface of the end surfaces extend, so that the fluid flows through the first one after the other Flow spaces of the two plate packs on one side of the collecting tank from the first flow spaces flows into the collecting box and then from the collecting box into the individual first flow spaces of the flow in the second plate pack. This ensures that the fluid flows through properly the first flow spaces one plate pack into the first flow spaces of the other plate pack he follows.

The invention is based on the object of providing a cross-flow heat exchanger of the type mentioned at the beginning Art to improve so that it can be produced much cheaper and still a better degree of efficiency Has.

According to the invention, this object is achieved by the above-mentioned features of the known cross-flow heat exchangers solved in connection with the fact that the end faces of the plate packs with substantially aligned outer surfaces are directly connected to one another. This makes it surprisingly easier Way achieved that while adhering to the structural tolerances customary in this area of the individual components the first through-flow spaces of one plate pack are also located at the entrance into the through-flow ridge of the continue with another disk package.

The inventor has recognized here that the stages that may be formed thereby reduce the flow of the first Fluids affect significantly less than the known collecting tanks. Despite all the merits and in spite of the supposed matter of course of the invention so far all manufactured heat exchangers with Running collection boxes. Obviously, experts here are of the erroneous opinion that such a direct Connection due to the resulting steps / u leads to an increase in flow resistance. While usually on one already so intense