DE60010226T2 - Gehäuseloser wärmetauscher mit turbulenzeinlage - Google Patents
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Description
- Hintergrund der Erfindung
- Diese Erfindung betrifft einen Platten-Typ-Wärmetauscher von dem Typ, wie er im Oberbegriff von Anspruch 1 definiert ist. Ein solcher Platten-Typ-Wärmetauscher ist aus der
US-A-3,240,268 bekannt. - Die gebräuchlichste Art von Platten-Typ-Wärmetauschern, die in der Vergangenheit produziert wurden, wurden aus voneinander beabstandeten, gestapelten Paaren von Platten hergestellt, wobei die Plattenpaare interne Strömungsdurchgänge mit einem Typ von darin angeordneter Turbulenzeinrichtung definieren. Die Platten haben normalerweise Einlass- und Auslassöffnungen, die in den gestapelten Plattenpaaren ausgerichtet sind, um die Strömung von einem Wärmetauscher-Fluid durch alle diese Plattenpaare zu ermöglichen. Ein zweites Wärmetauscher-Fluid strömt zwischen den Plattenpaaren, und häufig wird eine Umschließung oder ein Gehäuse verwendet, um die Plattenpaare aufzunehmen und zu bewirken, dass das zweite Wärmetauscher-Fluid zwischen den Plattenpaaren strömt.
- Um auf die Umschließung oder auf das Gehäuse verzichten zu können, wurde vorgeschlagen, die Platten mit Umfangsflanschen zu versehen, durch die nicht nur die Umfangskanten der Plattenpaare geschlossen werden, sondern auch die Umfangsräume zwischen den Plattenpaaren schließen. Ein Verfahren dafür besteht darin, Platten zu verwenden, die einen hochstehenden Umfangsflansch an einer Seite der Platte und eine hochstehende Umfangskante an der anderen Seite der Platte aufweisen. Beispiele von diesem Typ von Wärmetauscher sind in dem US-Patent Nr.
3,240,268 (F.D. Armes) und in dem US-Patent Nr.4,327,802 (Richard P. Beldam) gezeigt. Um diese Wärmetauscher zu vervollständigen, sind obere und untere Montageplatte an den gestapelten Plattenpaaren angebracht, und Einlass- und Auslassanschlüsse sind in diesen Platten montiert. - Eine Eigenschaft dieser sich selbst umschließenden Platten-Typ-Wärmetauscher, die in der Vergangenheit produziert wurden, besteht jedoch darin, dass der Raum oder die Höhe zwischen dem End-Plattenpaaren und ihren benachbarten Montageplatten üblicherweise kleiner ist als der Raum innerhalb der Plattenpaare. Es ist schwierig, in diesen kleinen Räumen eine effiziente Wärmeübertragung zu erreichen.
- Offenbarung der Erfindung
- Bei der vorliegenden Erfindung ist eine Einlegeplatten-Turbulenzeinrichtung vorgesehen, die verwendet werden kann, um die Gesamtwirksamkeit von Platten-Typ-Wärmetauschern des allgemeinen Typs zu verbessern, die unter anderen in dem US-Patent Nr.
3,240,268 (Armes) beschrieben sind. Es ist bekannt, dass solche Platten-Typ-Wärmetauscher gemäß Stand der Technik erste und zweite Kernplatten aufweisen, wobei jede Kernplatte einen planaren mittleren Bereich, ein erstes Paar von beabstandeten Vorsprüngen, die sich von einer Seite des planaren mittleren Bereichs erstrecken, und ein zweites Paar von beabstandeten Vorsprüngen haben, die sich von der gegenüberliegenden Seite des planaren mittleren Bereichs erstrecken. Die Vorsprünge haben jeweils einen inneren Umfangskantenbereich und einen äußeren Umfangskantenbereich, wodurch ein Fluidanschluss gebildet wird. Eine durchgehende Kante umgibt die inneren Umfangskantenbereiche von zumindest dem ersten Paar von Vorsprüngen und erstreckt sich von dem planaren mittleren Bereich in die gleich Richtung und äquidistant mit den äußeren Umfangskantenbereichen von dem zweiten Paar von Vorsprüngen. Jede Kernplatte weist einen hochstehenden Umfangsflansch auf, der sich von dem planaren mittleren Bereich in die gleich Richtung und äquidistant mit den äußeren Umfangskantenbereichen von dem ersten Paar von Vorsprüngen erstreckt. Die erste und die zweite Kernplatte sind in Juxtaposition angeordnet, so dass entweder die durchgehenden Kanten miteinander eingreifen oder die Platten-Umfangsflansche miteinander eingreifen, wodurch eine erste Fluidkammer zwischen den eingreifenden Kanten oder den Umfangsflanschen gebildet wird. Die Fluidanschlüsse in den ersten bzw. zweiten Paaren der beabstandeten Vorsprünge befinden sich in Ausrichtung. Eine dritte Kernplatte befindet sich in Juxtaposition mit einer von der ersten und der zweiten Kernplatte, um eine zweite Fluidkammer zwischen der dritten Kernplatte und dem mittleren planaren Bereich der benachbarten Kernplatte zu bilden. Die Turbulenzeinrichtung der vorliegenden Erfindung kann sowohl zwischen den Plattenpaaren als auch zwischen dem Stapel von Plattenpaaren und jeder Ent- oder Montageplatte in Eingriff mit zumindest einer der Kernplatten angeordnet sein. Die Turbulenzeinrichtung hat die Form einer Einlegeplatte, die ein Paar Fluidanschlüsse in Ausrichtung mit einem Paar der Kernplattenanschlüsse, einen mittleren planaren Einlegeplatten-Bereich und einen Umfangskantenbereich aufweist, der angrenzend mit der zugehörigen durchgehenden Kante oder dem hochstehenden Umfangsflansch an der benachbarten Kernplatte ist. Der mittleren planare Einlegeplatten-Bereich weist strömungsverstärkende Erhebungen auf, die nur auf einer Seite des mittleren planaren Einlegeplatten-Bereichs angeordnet sind und eine Höhe haben, die gleich der Höhe der zugehörigen durchgehenden Kante oder des hochstehenden Umfangsflansches ist. - Kurze Beschreibung der Zeichnungen
- Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
-
1 eine perspektivische Explosionsansicht von einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel von einem sich selbst umschließenden Wärmetauscher ist, der gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist; -
2 eine vergrößerte Ansicht von dem zusammengebauten Wärmetauscher aus1 ist; -
3 eine Draufsicht von der oberen Endplatte und der Turbulenzeinrichtungs-Einlegeplatte aus1 ist, wobei die obere Endplatte weggebrochen ist, um die darunter liegende Einlegeplatte zu zeigen; -
4 eine vertikale Querschnittsansicht entlang Linie 4-4 aus3 ist, aber beide Platten aus3 zeigt; -
5 eine vergrößerte perspektivische Ansicht entlang Linie 5-5 aus1 ist, die eine der Turbulenzeinrichtungen zeigt, die in dem in1 gezeigten Ausführungsbeispiel verwendet werden; -
6 eine vergrößerte Teilansicht von dem Bereich aus5 ist, der in5 mit dem Kreis 6 bezeichnet ist; -
7 eine Draufsicht von der in5 gezeigten Turbulenzeinrichtung ist; -
8 eine Draufsicht von einer Seite von einer der Kernplatten ist, die in dem Wärmetauscher aus1 verwendet werden; -
9 eine Draufsicht von der gegenüberliegenden Seite von der in8 gezeigten Kernplatte ist; -
10 eine vertikale Querschnittsansicht entlang Linie 10-10 aus9 ist; -
11 eine vertikale Querschnittsansicht entlang Linie 11-11 aus9 ist; -
12 eine Draufsicht ähnlich zur3 ist, aber ein anderes bevorzugtes Ausführungsbeispiel von einer Turbulenzeinrichtungs-Einlegeplatte gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; -
13 eine vertikale Querschnittsansicht entlang Linie 13-13 aus12 ist; -
14 ebenfalls eine Draufsicht ähnlich zur3 ist, aber noch ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel von einer Turbulenzeinrichtungs-Einlegeplatte gemäß der vorliegenden Erfindung ist; -
15 eine vertikale Querschnittsansicht entlang Linie 15-15 aus14 ist; -
16 wiederum eine Draufsicht ähnlich zur3 ist, aber noch ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel von einer Turbulenzeinrichtungs-Einlegeplatte gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; -
17 eine vertikale Querschnittsansicht entlang Linie 17-17 aus16 ist; -
18 eine perspektivische Ansicht von den ungefalteten Platten von einem Plattenpaar ist, das verwendet wird, um ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel von einem Wärmetauscher gemäß der vorliegenden Erfindung herzustellen; -
19 eine perspektivische Ansicht ähnlich zu18 ist, aber die ungefalteten Platten aus18 zeigt, wo sie einander zugewandt zusammengefaltet werden; -
20 eine Draufsicht von noch einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel von einer Platte ist, die verwendet wird, um einen sich selbst umschließenden Wärmetauscher gemäß der vorliegenden Erfindung herzustellen; -
21 eine Draufsicht von der gegenüberliegenden Seite von der in20 gezeigten Platte ist; -
22 eine vertikale Querschnittsansicht entlang Linie 22-22 aus20 ist, aber die zusammengebauten Platten aus20 und21 zeigt; und -
23 eine vertikale Ansicht von den zusammengebauten Platten aus20 bis22 ist. - Beste Möglichkeit zur Durchführung der Erfindung
- Es wird zunächst auf
1 und2 Bezug genommen, in denen eine perspektivische Explosionsansicht von einem bevorzugten Ausführungsbeispiel von einem Wärmetauscher gemäß der vorliegenden Erfindung allgemein mit dem Bezugszeichen10 versehen ist. Der Wärmetauscher10 enthält eine obere Platte bzw. Endplatte12 , eine Turbulenzeinrichtungs-Einlegeplatte14 , Kernplatten16 ,18 ,20 und22 , eine weitere Turbulenzeinrichtungs-Einlegeplatte24 sowie eine untere Platte bzw. Endplatte26 . Die Platten12 bis26 sind in1 als vertikal angeordnet dargestellt, dies aber nur zum Zwecke der Darstellung. Der Wärmetauscher10 kann irgendeine gewünschte Ausrichtung haben. - Die obere Endplatte
12 ist einfach eine flache Platte, die aus Aluminium gebildet ist und eine Dicke von etwa 1 mm hat. Die Platte12 hat Öffnungen28 ,30 benachbart zu einem Ende davon, um einen Einlass und einen Auslass für ein erstes Wärmetauscher-Fluid zu bilden, dass durch den Wärmetauscher10 strömt. Die untere Endplatte26 ist ebenfalls eine flache Aluminiumplatte, aber die Platte26 ist dicker als die Platte12 , da sie als eine Montageplatte für den Wärmetauscher10 dient. Vorstehende Ecken32 sind an der Platte26 vorgesehen und mit Öffnungen34 gebildet, um geeignete Befestigungsmittel (wie gezeigt) für die Montage des Wärmetauschers10 in einer gewünschten Position aufzunehmen. Die Endplatte26 hat eine Dicke von normalerweise etwa 4 bis 6 mm. Die Endplatte26 hat ebenfalls Öffnungen36 ,38 , um jeweilige Einlass- und Auslassöffnungen für ein zweites Wärmetauscher-Fluid für den Wärmetauscher10 zu bilden. Geeignete Einlass- und Auslassanschlüsse oder Nippel (nicht gezeigt) sind an den Platten-Einlässen und -Auslässen36 und38 (und ebenfalls an den Öffnungen28 und30 in der Endplatte12 ) für die Zuführung und Rückführung der Wärmetauscher-Fluide zu und aus dem Wärmetauscher10 angebracht. - Obwohl es normalerweise nicht gewünscht ist, eine Kurzschluss- oder Bypass-Strömung innerhalb der Wärme tauscher-Kernplatten zu haben, ist es bei einigen Anwendungen wünschenswert, eine gewisse Bypass-Strömung in dem Strömungskreis zu haben, der den Wärmetauscher
10 beinhaltet. Dieser Bypass kann beispielsweise erforderlich sein, um den Druckabfall in dem Wärmetauscher10 zu reduzieren oder um einen gewissen Kaltströmungs-Bypass zwischen der Zuführ- und Rückführleitung zu dem Wärmetauscher10 vorzusehen. Für diesen Zweck kann eine wahlweise gesteuerte Bypass-Nut39 zwischen den Öffnungen36 ,38 vorgesehen sein, um eine gewisse beabsichtigte Bypass-Strömung zwischen dem jeweiligen Einlass und Auslass vorzusehen, die durch die Öffnungen36 ,38 gebildet sind. - Es wird als nächstes auf
1 ,3 und4 Bezug genommen, anhand derer die Turbulenzeinrichtungs-Einlegeplatten14 und24 im weiteren Detail beschrieben werden. Die Turbulenzeinrichtungs-Platte14 ist identisch zur Turbulenzeinrichtungs-Platte24 , aber in1 ist die Turbulenzeinrichtungs-Platte24 bezüglich der Turbulenzeinrichtungs-Platte14 von vorne nach hinten mit einem Winkel von 180° verdreht, und die Turbulenzeinrichtungs-Platte24 ist bezüglich der Turbulenzeinrichtungs-Platte14 umgedreht. Die nachfolgende Beschreibung der Turbulenzeinrichtungs-Platte14 betrifft daher auch die Turbulenzeinrichtungs-Platte24 . Die Turbulenzeinrichtungs-Platte14 kann als eine Einlegeplatte bezeichnet werden, und sie hat einen mittleren planaren Bereich40 und einen Umfangskantenbereich42 . Strömungsverstärkende Erhebungen in der Form von wellenförmigen Durchgängen44 sind in dem mittleren planaren Bereich40 ausgebildet und nur an einer Seite von dem mittleren planaren Bereich40 angeordnet, wie am Besten in4 zu sehen ist. Dadurch ist die Turbulenzeinrichtungs-Platte14 mit einer flachen oberen Fläche45 versehen, um mit der Unterseite der Endplatte12 einzugreifen. Öffnungen46 ,48 sind an den jeweiligen Enden der wellenförmigen Durchgänge44 angeordnet, um zu ermöglichen, dass das Fluid in Längsrichtung durch die wellenförmigen Durchgänge44 zwischen der oberen Platte bzw. Endplatte12 und der Turbulenzeinrichtung14 strömt. Eine mittlere Längsrippe49 (siehe4 ), die als eine Nut50 in3 erscheint, ist vorgesehen, um mit der Kernplatte16 darunter einzugreifen, wie in1 zu sehen. Die Turbulenzeinrichtungs-Platte14 ist außerdem mit Vertiefungen52 versehen, die sich jedenfalls nach unten erstrecken, um mit der Kernplatte16 unter der Turbulenzeinrichtung14 einzugreifen. Öffnungen oder Fluidanschlüsse54 und56 sind ebenfalls in der Turbulenzeinrichtungs-Einlegeplatte14 vorgesehen, um mit Fluidanschlüssen84 ,85 in der Kernplatte16 und außerdem mit den Öffnungen28 ,30 in der Endplatte12 ausgerichtet zu sein, um zu ermöglichen, dass das Fluid in Querrichtung durch die Turbulenzeinrichtungs-Platte14 strömt. Außerdem sind an der Turbulenzeinrichtungs-Platte14 gebogene Eck-Vertiefungen58 vorgesehen, um das Positionieren der Turbulenzeinrichtungs-Platte14 in der Baugruppe des Wärmetauschers10 zu erleichtern. Wenn gewünscht, können gebogene Vertiefungen58 an allen vier Ecken der Turbulenzeinrichtungs-Platte14 vorgesehen sein, wobei in1 bis3 aber nur zwei Vertiefungen gezeigt sind. Diese gebogenen Vertiefungen verstärken außerdem die Ecken des Wärmetauschers10 . - Als nächstes wird auf
1 sowie5 bis7 Bezug genommen, in denen der Wärmetauscher10 Turbulenzeinrichtungen60 und62 aufweist, die zwischen zugehörigen Platten16 und18 bzw.18 und20 vorgesehen sind. Die Turbulenzeinrichtungen60 und62 sind aus gedehntem Metall hergestellt, nämlich Aluminium, und zwar entweder durch Rollformen oder durch einen Stanz-Vorgang. Die stufenförmigen oder quer versetzt angeordneten Reihen von Wellen64 sind in den Turbulenzeinrichtungen60 und62 vorgesehen. Die Wellen haben flache Oberseiten66 , um gute Verbindungen mit den Kernplatten14 ,16 und18 zu bilden, obwohl sie auch abgerundete Oberseiten oder eine Sinuswellen-Konfiguration haben können, falls gewünscht. Irgendein Typ von Turbulenzeinrichtung kann in der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Wie am besten in5 bis7 gezeigt, ist ein Teil von einer der quer verlaufenden Reihen von Wellen64 zusammengedrückt oder rollgeformt oder miteinander verbördelt, um quer verlaufende verbördelte Bereiche68 und69 zu bilden. Zum Zwecke dieser Offenbarung ist der Begriff verbördelt so zu verstehen, dass dieser Begriff auch Bördeln, Stanzen oder Rollformen oder irgendein anderes Verfahren des Verschließens der Wellen in den Turbulenzeinrichtungen beinhaltet. Die verbördelten Bereiche68 ,69 vermindern eine Kurzschluss-Strömung innerhalb der Kernplatten, wie nachfolgend weiter erläutert wird. Es sei angemerkt, dass nur Turbulenzeinrichtungen62 die verbördelten Bereiche68 haben. Die Turbulenzeinrichtungen60 haben keine dieser verbördelten Bereiche. - Wie am besten in
1 zu sehen ist, sind die Turbulenzeinrichtungen60 so ausgerichtet, dass die quer verlaufenden Reihen von Wellen64 quer zur Längsrichtung der Kernplatten16 und18 angeordnet sind. Dies wird als eine Hochdruckabfallanordnung bezeichnet. Im Gegensatz dazu sind bei der Turbulenzeinrichtung62 die quer verlaufenden Reihen von Wellen64 in der gleichen Richtung wie die Längsrichtung der Kernplatten18 und20 angeordnet. Dies wird als die Niederdruckabfallrichtung für die Turbulenzeinrichtung62 bezeichnet, da dort ein geringerer Strömungswiderstand für das Fluid vorhanden ist, um durch die Wellen in der gleichen Richtung wie die Reihe64 zu strömen, als es für die Strömung der Fall ist, die versucht, durch die Reihe64 zu strömen, wie das bei den Turbulenzeinrichtungen60 der Fall ist. - Es wird als nächstes auf
1 und8 bis11 Bezug genommen, wobei die Kernplatten16 ,18 ,20 und22 nun im Detail beschrieben werden. Alle diese Kernplatten sind identisch, aber in der Baugruppe des Wärmetauschers10 sind sich abwechselnde Kernplatten umgedreht.8 ist eine Draufsicht der Kernplatten16 und20 , und9 ist eine Draufsicht der Kernplatten18 und22 .9 zeigt die Rückseite oder Unterseite der Platte aus8 . Wenn der Wärmetauscher10 verwendet wird, um Öl unter Verwendung eines Kühlmittels, wie beispielsweise Wasser, abzukühlen, dann wird8 als die Wasserseite der Kernplatte und9 als die Ölseite der Kernplatte bezeichnet. - Die Kernplatten
16 bis22 haben jeweils einen planaren mittleren Bereich70 und ein erstes Paar von voneinander beabstandeten Vorsprüngen72 ,74 , die sich von einer Seite des planaren mittleren Bereichs70 erstrecken, nämlich der Wasserseite, wie in8 zu sehen ist. Ein zweites Paar von voneinander beabstandeten Vorsprüngen76 ,78 erstreckt sich von der gegenüberliegenden Seite des planaren mittleren Bereichs70 , nämlich von der Ölseite, wie in9 zu sehen ist. Die Vorsprünge72 bis78 haben jeweils einen inneren Umfangskantenbereich80 und einen äußeren Umfangskantenbereich82 . Der innere und der äußere Umfangskantenbereich80 ,82 bilden Öffnungen bzw. Fluidanschlüsse84 ,85 ,86 und87 . Eine durchgehende Umfangskante88 (siehe9 ) umgibt die inneren Umfangskantenbereiche80 von zumindest dem ersten Paar von Vorsprüngen72 ,74 , aber normalerweise umgibt die durchgehende Kante88 alle vier Vorsprünge72 ,74 ,76 ,78 , wie in9 gezeigt. Die durchgehende Kante88 erstreckt sich von dem planaren mittleren Bereich70 die gleiche Richtung und äquidistant mit den äußeren Umfangskantenbereichen82 von dem zweiten Paar von Vorsprüngen76 ,78 . - Jede der Kernplatten
16 bis22 weist außerdem einen hochstehenden Umfangsflansch90 auf, der sich von dem planaren mittleren Bereich70 in die gleiche Richtung und äquidistant mit den äußeren Umfangskantenbereichen82 von dem ersten Paar von Vorsprüngen72 ,74 erstreckt. - Wie in
1 zu sehen, sind die Kernplatten16 und18 in Juxtaposition angeordnet, so dass die durchgehenden Kanten88 eingreifen, um eine erste Fluidkammer zwischen den jeweiligen planaren mittleren Bereichen70 der Platten zu bilden, die durch die eingreifenden durchgehenden Kanten88 begrenzt sind. Mit anderen Worten, die Platten16 ,18 sind Rücken an Rücken angeordnet, wobei die Ölseiten der zugehörigen Platten einander zugewandt sind, um eine Strömung von einem ersten Fluid, wie zum Beispiel Öl, zwischen den Platten zu ermöglichen. In dieser Konfiguration stehen die äußeren Umfangskantenbereiche82 von dem zweiten Paar von voneinander beabstandeten Vorsprüngen76 ,78 miteinander in Eingriff, wobei sich die jeweiligen Fluidanschlüsse85 ,84 und84 ,85 in Kommunikation befinden. Auf ähnliche Weise sind die Kernplatten18 und20 in Juxtaposition angeordnet, so dass ihre jeweiligen Umfangsflansche90 ebenfalls miteinander eingreifen, um eine erste Fluidkammer zwischen den planaren mittleren Bereichen der Platten und ihren zugehörigen, in Eingriff stehenden Umfangsflanschen90 zu bilden. In dieser Konfiguration greifen die äußeren Umfangskantenbereiche82 von dem ersten Paar von beabstandeten Vorsprüngen72 ,74 miteinander ein, wobei sich die jeweiligen Fluidanschlüsse87 ,86 und86 ,87 in Kommunikation befinden. Für den Zweck dieser Offenbarung, wenn zwei Kernplatten zusammengesetzt werden, um ein Plattenpaar zu bilden, das zwischen sich eine erste Fluidkammer bildet, und eine dritte Platte in Juxtaposition mit diesem Plattenpaar angeordnet ist, dann bildet die dritte Platte eine zweite Fluidkammer zwischen der dritten Platte und dem benachbarten Plattenpaar. - Es wird nun insbesondere auf
8 Bezug genommen, wobei in dem planaren mittleren Bereich70 eine T-förmige Rippe92 gebildet ist. Die Höhe der Rippe92 ist gleich der Höhe von dem Umfangsflansch90 . Der Kopf94 von dem T befindet sich benachbart zu der Umfangskante von der Platte und läuft über die Vorsprünge76 und78 hinaus läuft, und der Stamm96 von dem T erstreckt sich in Längsrichtung oder nach innen zwischen dem zweiten Paar von voneinander beabstandeten Vorsprüngen76 ,78 . Diese T-förmige Rippe92 greift mit der zusammenpassenden Rippe92 an der benachbarten Platte ein und bildet eine Barriere, um eine Kurzschluss-Strömung zwischen den inneren Umfangskanten80 der jeweiligen Vorsprünge76 ,78 zu verhindern. Es ist offensichtlich, dass die durchgehende Umfangskante88 , wie in9 zu sehen, außerdem eine durchgehende Umfangsnut98 bildet, wie in8 zu sehen. Die T-förmige Rippe90 verhindert, dass Fluid von den Fluidanschlüssen84 und85 direkt in die durchgehende Nut98 strömt, was einen Kurzschluss bewirken würde. Es ist offensichtlich, dass die T-förmige Rippe92 , wie in8 zu sehen, außerdem eine komplementäre T-förmige Nut100 bildet, wie in9 zu sehen. Die T-förmige Nut100 verläuft zwischen und um die äußeren Umfangskantenbereiche82 der Vorsprünge76 ,78 herum, und dadurch wird die Strömung vom Fluid zwischen und um die Rückseite dieser Vorsprünge verbessert, wodurch die Wärmeaustausch-Leistungsfähigkeit des Wärmetauschers10 verbessert wird. - In
9 ist die Position der Turbulenzeinrichtungen60 durch die strichpunktierte Linien102 angegeben. In8 stellen die strichpunktierten Linien104 die Turbulenzeinrichtung62 dar. Die Turbulenzeinrichtung62 kann aus zwei seitlich nebeneinander angeordneten Turbulenzeinrichtungs-Bereichen oder -Segmenten gebildet werden, statt durch die einzige Turbulenzeinrichtung, wie in1 sowie5 bis7 dargestellt. In8 sind die verbördelten Bereiche68 und69 der Turbulenzeinrichtung durch die strichpunktierten Linien105 dargestellt. Diese verbördelten Bereiche68 und69 befinden sich in der Nähe von dem Stamm96 der T-förmigen Rippe92 und auch den inneren Kantenbereichen80 der Vorsprünge76 und78 , um eine Kurzschluss-Strömung zwischen den Vorsprüngen76 und78 um die Rippe96 herum zu verhindern. Die kurzen Kanten oder Endbereiche der Turbulenzeinrichtung können ebenfalls verbördelt sein, falls gewünscht, um die Verhinderung einer Kurzschluss-Strömung durch die durchgehenden Umfangsnuten98 zu unterstützen. - Die Kernplatten
16 bis22 haben ebenfalls eine weitere Barriere, die sich zwischen dem ersten Paar von beabstandeten Vorsprüngen72 und74 befindet. Diese Barriere ist durch eine Rippe106 , wie in9 zu sehen, und eine komplementäre Nut108 gebildet, wie in8 zu sehen. Die Rippe106 verhindert eine Kurzschluss-Strömung zwischen den Fluidanschlüssen86 und87 , und auch hier verbessert die komplementäre Nut108 an der Wasserseite der Kernplatten eine Strömung zwischen und hinter die hochstehenden Vorsprünge72 und74 , wie in8 zu sehen ist. Es ist offensichtlich, dass die Höhe der Rippe106 gleich der Höhe der durchgehenden Kante88 und außerdem der äußeren Umfangskantenbereiche82 und Vorsprünge76 und78 ist. Auf ähnliche Weise ist die Höhe der T-förmigen Rippe oder Barriere92 gleich der Höhe von dem Umfangsflansch90 und der äußeren Umfangskantenbereiche82 der Vorsprünge72 und74 . Wenn folglich die jeweiligen Platten in Juxtaposition angeordnet sind, dann sind zwischen den Platten U-förmige Strömungsdurchgänge oder Kammern gebildet. An der Wasserseite der Kernplatten (8 ) ist dieser U-förmige Strömungsdurchgang durch die T-förmige Rippe92 , die verbördelten Bereiche68 und69 der Turbulenzeinrichtung62 und den Umfangsflansch90 begrenzt. An der Ölseite der Kernplatten (9 ) ist der U-förmige Strömungsdurchgang durch die Rippe106 und die durchgehende Umfangskante88 begrenzt. - Es wird noch einmal auf
1 Bezug genommen, in der der Wärmetauscher10 zusammengebaut ist, indem eine Turbulenzeinrichtungs-Einlegeplatte24 auf der Oberseite der Endplatte26 angeordnet wird. Die flache Seite der Turbulenzeinrichtungs-Einlegeplatte24 stößt gegen die Endplatte26 , und daher verlaufen die wellenförmigen Durchgänge44 oberhalb des mittleren planaren Bereichs40 , wodurch ermöglicht wird, dass Fluid an beiden Seiten der Platte24 ausschließlich durch die wellenförmigen Durchgänge24 strömt. Die Kernplatte22 ist über der Einlegeplatte24 angeordnet. Wie in1 zu sehen, zeigt die Wasserseite (8 ) der Kernplatte22 nach unten, so dass die Vorsprünge72 ,74 ebenfalls nach unten vorstehen, und zwar in Eingriff mit den Umfangskanten der Öffnungen54 und56 . Als ein Ergebnis fließt das Fluid, das durch die Öffnungen36 und38 der Endplatte26 strömt, durch die Turbulenzeinrichtungs-Öffnungen54 ,56 und Vorsprünge72 ,74 zu der oberen Seite bzw. Ölseite der Kernplatte22 . Fluid, das durch die Fluidanschlüsse84 ,85 der Kernplatte22 strömt, strömt nach unten und durch die wellenförmigen Durchgänge44 der Turbulenzeinrichtungs-Platte24 . Diese Strömung erfolgt in einer U-förmigen Richtung, da die Rippe48 in der Turbulenzeinrichtungs-Platte24 die längsgerichtete Nut108 in der Kernplatte22 überdeckt oder blockiert, und außerdem weil die äußeren Umfangskantenbereiche der Vorsprünge72 ,74 gegenüber den Umfangskanten der Turbulenzeinrichtungs-Öffnungen54 und56 abgedichtet sind, so dass die Strömung um oder hinter die Vorsprünge72 ,74 strömen muss. Weitere Kernplatten sind auf der Oberseite der Kernplatte22 gestapelt, und zwar zuerst Rücken an Rücken, wie dies der Fall bei der Kernplatte20 ist, und dann Vorderseite an Vorderseite, wie dies der Fall bei der Kernplatte18 ist, und so weiter. Lediglich vier Kernplatten sind in1 gezeigt, aber natürliche kann irgendeine Anzahl von Kernplatten bei dem Wärmetauscher10 verwendet werden, falls gewünscht. - An der Oberseite des Wärmetauschers
10 liegt die flache Seite der Turbulenzeinrichtungs-Einlegeplatte14 gegen die Unterseite der Endplatte12 an. Die Wasserseite der Kernplatte16 liegt gegen die Einlegeplatte14 an. Der Umfangskantenbereich42 der Turbulenzeinrichtungs-Einlegeplatte14 befindet sich angrenzend zu dem Umfangsflansch90 der Kernplatte14 und den Umfangskanten der Endplatte12 , so dass Fluid, das durch die Öffnungen28 ,30 strömt, quer durch die Öffnungen54 ,56 der Turbulenzeinrichtungs-Einlegeplatte14 zu der Wasserseite der Kernplatte16 fließen muss. Die Rippe48 der Einlegeplatte14 überdeckt oder blockiert die Nut108 in der Kernplatte14 . Es ist daher offensichtlich, dass Fluid, wie zum Beispiel Wasser, das in die Öffnung28 der Endplatte12 eintritt, zwischen der Turbulenzeinrichtungs-Einlegeplatte14 und der Kernplatte16 in einer U-förmigen Weise durch die wellenförmigen Durchgänge44 der Turbulenzeinrichtungs-Einlegeplatte14 strömen muss, um nach oben durch die Öffnung30 in der Endplatte12 fließen zu können. Fluid, das in die Öffnung28 strömt, fließt ebenfalls nach unten durch die Fluidanschlüsse84 und85 der zugehörigen Kernplatten16 ,18 zu der U-förmigen Fluidkammer zwischen den Kernplatten18 und20 . Das Fluid strömt dann nach oben durch die Fluidanschlüsse84 und85 der jeweiligen Kernplatten18 und16 , da die jeweiligen Vorsprünge, durch die die Anschlüsse84 und85 gebildet sind, Rücken an Rücken mitein ander eingreifen. Diese nach oben gerichtete Strömung trifft dann mit dem Fluid zusammen, das durch die Öffnung56 strömt, um aus der Öffnung30 in der Endplatte12 herauszukommen. Daher kann gesehen werden, dass ein Fluid, wie zum Beispiel Kühlmittel oder Wasser, das durch die Öffnungen28 oder30 in der Endplatte12 strömt, durch jeden anderen wasserseitigen U-förmigen Strömungsdurchgang oder Kammer zwischen den gestapelten Platten strömt. Das andere Fluid, wie zum Beispiel Öl, das durch die Öffnungen36 und38 der Endplatte26 fließt, strömt durch jeden anderen ölseitigen U-förmigen Durchgang in den gestapelten Platten, durch die nicht das erste Fluid strömt. -
1 zeigt außerdem, dass zusätzlich dazu, dass die Turbulenzeinrichtungen60 und62 unterschiedlich ausgerichtet sind, die Turbulenzeinrichtungen insgesamt weggelassen werden können, wie zwischen den Kernplatten20 und22 gezeigt ist. Die Turbulenzeinrichtungs-Einlegeplatten14 ,24 können auch die Turbulenzeinrichtungen60 oder62 ersetzen, aber die Höhe oder Dicke der Turbulenzeinrichtungen60 ,62 ist doppelt so groß wie die der Turbulenzeinrichtungs-Einlegeplatten14 ,24 , da der Abstand zwischen den mittleren planaren Bereichen70 und den benachbarten Endplatten12 oder26 halb so groß ist wie der Abstand zwischen den mittleren planaren Bereichen70 der in Juxtaposition angeordneten Kernplatten16 bis22 . Folglich können zwei Rücken an Rücken angeordnete Einlegeplatten14 oder24 anstelle von jeder der Turbulenzeinrichtungen60 oder62 verwendet werden. - Es wird wieder auf
8 und9 Bezug genommen, in denen die planaren mittleren Bereich70 außerdem mit weiteren Barrieren110 ausgebildet sind, die Rippen112 an der Wasserseite der planaren mittleren Bereiche70 und komplementäre Nuten114 an der anderen Seite bzw. Ölseite der mittleren planaren Bereiche70 aufweisen. Die Rippen112 tragen dazu bei, eine Bypass-Strömung zu vermindern, indem dazu beigetragen wird, zu verhindern, dass Fluid in die durchgehenden Umfangsnuten98 strömt, und die Nuten114 unterstützen eine Strömung an der Ölseite der Platten, indem eine Fluidströmung in die Ecken der Platten unterstützt wird. Die Rippen112 bewirken außerdem eine Verstärkungsfunktion, indem sie mit zusammenpassenden Rippen an der benachbarten bzw. in Juxtaposition angeordneten Platte verbunden sind. Außerdem sind Vertiefungen116 in den planaren mittleren Bereichen70 vorgesehen, um mit zusammenpassenden Vertiefungen in der in Juxtaposition angeordneten Platte einzugreifen, wodurch eine Verstärkung erreicht wird. - Als nächstes wird auf
12 und13 Bezug genommen, in denen ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel von einer Turbulenzeinrichtungs-Einlegeplatte117 gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt ist. In dem Ausführungsbeispiel von12 bis13 werden gleiche Bezugszeichen verwendet, um Komponenten oder Bereiche der Einlegeplatten zu bezeichnen, die ähnlich denen des Ausführungsbeispiels aus3 und4 sind. Die Einlegeplatte117 hat einen mittleren expandierten Turbulenzeinrichtungs-Bereich119 aus Metall, in dem die Wellen quer zu der Richtung der Fluidströmung in der benachbarten Kernplatte ausgerichtet sind. Es sei angemerkt, dass verbördelte Bereiche68 ,69 des Turbulenzeinrichtungs-Bereichs119 äquivalent zu der Rippe49 aus3 und4 sind, um als eine Barriere zu dienen, um eine quer verlaufende Bypass-Strömung bzw. eine Kurzschluss-Strömung des Fluids zwischen den Fluidanschlüssen54 ,56 zu verhindern. -
14 und15 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel von einer Turbulenzeinrichtungs-Einlegeplatte121 , die ähnlich der Einlegeplatte117 aus12 und13 ist, mit der Ausnahme, dass die expandierten Metallwellen zur Strömungsverstärkung in den Turbulenzeinrichtungs-Bereichen123 und125 parallel zur Richtung der Fluidströmung in der benachbarten Kernplatte ausgerichtet sind. In der Einlegeplatte121 sind außerdem die mittlere Rippe und die Nut50 vorgesehen, um die Verhinderung einer quer verlaufenden Kurzschluss-Strömung zu unterstützen, wie in dem Ausführungsbeispiel aus3 , und natürlich haben die Turbulenzeinrichtungs-Bereiche123 ,125 keine verbördelten Bereiche68 ,69 wie in12 . -
16 und17 zeigen noch ein weiteres Ausführungsbeispiel von einer Turbulenzeinrichtungs-Einlegeplatte127 , die ähnlich der Einlegeplatte14 ist, die in3 gezeigt ist, mit der Ausnahme, dass die strömungsverstärkenden Vorsprünge in dem mittleren planaren Bereich40 die Form von beabstandeten Vertiefungen131 haben. Die Turbulenzeinrichtungs-Einlegeplatte127 hat außerdem ein zweites Paar von optionalen Öffnungen oder Fluidanschlüssen54 ,56 , so dass sich jedes Paar von Fluidanschlüssen54 ,56 in Ausrichtung mit einem zugehörigen Paar von Fluidanschlüssen84 ,85 oder86 ,87 in der benachbarten Kernplatte befindet. Jede der Turbulenzeinrichtungs-Einlegeplatten, die hier beschrieben sind, kann ein oder zwei Paare von Fluidanschlüssen54 ,56 haben. - Es nun wieder auf
1 Bezug genommen, in der die Turbulenzeinrichtungs-Einlegeplatten14 ,24 gezeigt sind, wie sie mit zugehörigen Kernplatte14 ,22 eingreifen, aber die Turbulenzeinrichtungs-Einlegeplatten14 ,24 ,117 ,121 und127 können auch innerhalb von einem Paar von Kernplatten verwendet werden, beispielsweise anstelle der Turbulenzeinrichtungen60 oder62 . Eine einzige Einlegeplatte kann in diesem Fall verwendet werden, oder Rücken an Rücken angeordnete Einlegeplatten können zwischen den Platten von zugehörigen Paaren von Kernplatten angeordnet sein. Zum Zwecke dieser Offenbarung kann jede der Turbulenzeinrichtungs-Einlegeplatten so betrachtet werden, dass sie zwischen zugehörigen Paaren von der ersten, zweiten oder dritten Kernplatte in einem Basis-Stapel von Kernplatten eingreifen oder angeordnet sind. Bei allen diesen Turbulenzeinrichtungs-Einlegeplatten, die vorstehend beschrieben sind, haben die Einlegeplatten-Vorsprünge44 ,119 ,123 oder131 ein Höhe, die gleich der Höhe der zugehörigen durchgehenden Kanten oder hochstehenden Umfangsflansche der benachbarten Kernplatte ist, mit der die Einlegeplatte in Eingriff steht. - Als nächstes wird auf
18 und19 Bezug genommen, in denen ein weiteres Ausführungsbeispiel von einer Kernplatte gezeigt ist, bei der die Vorsprünge von dem ersten Paar der voneinander beabstandeten Vorsprünge72 ,74 diametral gegenüberliegend und benachbart zu der durchgehenden Umfangskante88 angeordnet sind. Die Vorsprünge von dem zweiten Paar der voneinander beabstandeten Vorsprünge76 ,78 sind jeweils benachbart zu den Vorsprüngen74 ,72 von dem ersten Paar der voneinander beabstandeten Vorsprünge angeordnet. Die Vorsprünge72 und78 bilden ein Paar von zugehörigen Eingangs- und Ausgangsvorsprüngen, und die Vorsprünge74 und76 bilden ein Paar von zugehörigen Eingangs- und Ausgangsvorsprüngen. Ölseitige Barrieren in der Form von Rippen158 und160 vermindern die Wahrscheinlichkeit einer Kurzschluss-Ölströmung zwischen den Fluidanschlüssen86 und87 . Wie am besten in18 zu sehen, verlaufen die Rippen158 ,160 tangential bezüglich zugehöriger Vorsprünge76 ,78 in die durchgehende Kante88 , und die Höhen der Vorsprünge76 ,78 , der Rippen158 ,160 und der durchgehenden Kante88 sind alle gleich. Die Rippen oder Barrieren158 ,160 befinden sich zwischen den jeweiligen Paaren von zugehörigen Eingangs- und Ausgangsvorsprüngen74 ,76 und72 ,78 . Tatsächlich können die Barrieren oder Rippen158 ,160 als beabstandete Barriere-Segmente betrachtet werden, die benachbart zu zugehörigen, in Beziehung stehenden Eingangs- und Ausgangsvorsprüngen angeordnet sind. Außerdem erstrecken sich die Barriere-Rippen158 ,160 von dem mittleren planaren Bereichen der Platte in die gleiche Richtung und äquidistant mit der durchgehenden Kante88 und dem äußeren Umfangskantenbereichen82 von dem zweiten Paar der voneinander beabstandeten Vorsprünge76 ,78 . - Ein Vielzahl von voneinander beabstandeten Vertiefungen
162 und164 ist in den planaren mittleren Bereichen70 der Platten ausgebildet und erstreckt sich äquidistant mit der durchgehenden Kante88 an der Ölseite der Platten und dem hochstehenden Umfangsflansch90 an der Wasserseite der Platten. Die Vertiefungen162 ,164 befinden sich in den in Juxtaposition angeordneten ersten und zweiten Platten in Ausrichtung, und sie sind so verbunden, um die Plattenpaare zu verstärken, aber die Vertiefungen162 dienen außerdem dazu, eine Strömungsverstärkung zwischen den Platten an der Ölseite (18 ) der Plattenpaare zu erzeugen. Es sei angemerkt, dass die meisten dieser Vertiefungen162 ,164 zwischen den Barriere-Segmenten oder Rippen158 ,160 und der durchgehenden Kante88 angeordnet sind. Dadurch wird vermieden, dass eine Turbulenzeinrichtung, wie zum Beispiel die Turbulenzeinrichtung60 des Ausführungsbeispiels aus1 , zwischen den Platten eingesetzt wird, wie durch die strichpunktierte Linie166 in18 gezeigt ist. Jedoch kann jede der Turbulenzeinrichtungs-Einlegeplatten14 ,24 ,117 ,121 oder127 in diesem Ausführungsbeispiel mit geeigneten Modifikationen verwendet werden, um die Turbulenz einrichtungs-Einlegeplatten rund zu machen, um mit den Kernplatten zusammenzufassen. - An der Wasserseite der Platten
154 ,156 , wie in21 zu sehen, befindet sich eine Barriere-Rippe168 in der Mitte der Platten und hat die gleiche Höhe wie das erste Paar der voneinander beabstandeten Vorsprünge72 ,74 . Die Barriere-Rippe168 vermindert eine Kurzschluss-Strömung zwischen Fluidanschlüssen84 und85 . Die Rippen168 sind außerdem in den zusammenpassenden Platten miteinander verbunden, um eine Verstärkungsfunktion zu bewirken. - Die Barriere-Rippen
158 ,160 haben komplementäre Nuten170 ,172 an den gegenüberliegenden Seiten bzw. Wasserseiten der Platten, und diese Nuten170 ,172 unterstützen die Strömung zu und von den Umfangskanten der Platten, um die Strömungsverteilung an der Wasserseite der Platten zu verbessern. Auf ähnliche Weise hat die mittlere Rippe168 eine komplementäre Nut174 an der Ölseite der Platten, um eine Fluidströmung in Richtung auf den Umfang der Platten zu unterstützen. - Es wird als nächstes auf
20 bis23 Bezug genommen, anhand derer noch ein weiteres Ausführungsbeispiel von einem sich selbst umschließenden Wärmetauscher beschrieben wird. In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Vielzahl von länglichen strömungsrichtenden Rippen in den planaren mittleren Bereichen der Platten gebildet, um eine Kurzschluss-Strömung zwischen den jeweiligen Anschlüssen in den Paaren von beabstandeten Vorsprüngen zu verhindern. In20 bis23 werden gleiche Bezugszeichen verwendet, um Teile und Komponenten zu bezeichnen, die funktionell äquivalent zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen sind. -
20 zeigt eine Kernplatte212 , die ähnlich den Kernplatten16 ,20 aus1 ist, und21 zeigt eine Kernplatte214 , die ähnlich den Kernplatten18 ,22 aus1 ist. In der Kernplatte212 hat eine Barriere-Rippe zwischen dem zweiten Paar der voneinander beabstandeten Vorsprüngen76 ,78 mehr die Form einer U-förmigen Rippe216 , die die Vorsprünge76 ,78 umgibt, hat aber einen mittleren Bereich bzw. eine Abzweigung218 , die sich zwischen dem zweiten Paar der voneinander beabstandeten Vorsprüngen76 ,78 erstreckt. Der U-förmige Bereich der Rippe216 hat distale Abzweigungen220 und222 , die jeweilige voneinander beabstandete Rippensegmente224 ,226 und228 ,230 und232 haben. Die distalen Abzweigungen220 und222 mit ihren zugehörigen Rippensegmenten224 ,226 und228 ,230 und232 erstrecken sich entlang und benachbart zu der durchgehenden Umfangsnut98 . Die mittlere Abzweigung bzw. der Bereich218 umfasst eine gabelförmige Verlängerung, die aus voneinander beabstandeten Segmenten234 ,236 ,238 und240 gebildet ist. Es sei angemerkt, dass alle Rippensegmente224 bis240 in den Platten asymmetrisch angeordnet bzw. stufenförmig ausgebildet sind, so dass die in Juxtaposition angeordneten Platten mit ihren erhöhten Umfangsflanschen90 jeweils miteinander eingreifen, wobei die Rippensegmente sich in halber Höhe überlappende Rippen bilden, um eine Bypass- oder Kurzschluss-Strömung in die durchgehende Umfangsnut98 oder die mittlere längsgerichtete Nut108 zu vermindern. Es sei ebenfalls angemerkt, dass ein Raum241 zwischen dem Rippensegment234 und der Abzweigung218 vorgesehen ist. Dieser Raum241 ermöglicht es, dass eine gewisse Strömung durch diesen hindurch strömt, um eine Stagnation zu verhindern, die andererseits an dieser Stelle auftreten könnte. Wie in dem Fall der vorhergehenden Ausführungsbeispiele bildet die U-förmige Rippe216 eine komplementäre Nut242 an der Ölseite der Platten, wie in21 zu sehen. Diese Nut242 verbessert die Strömung von Fluid zwischen den Vorsprüngen76 ,78 , um diese herum und hinter diese, um die Effizienz des Wärmetauschers zu verbessern, der durch die Platten212 ,214 gebildet ist. Die Ölseite der Platten kann außerdem mit Turbulenzeinrichtungen versehen sein, wie durch die strichpunktierten Linien244 ,246 in21 gezeigt. Diese Turbulenzeinrichtungen sind vorzugsweise die gleichen wie die Turbulenzeinrichtungen60 in dem Ausführungsbeispiel in1 . Jedoch kann, wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen, jede der Turbulenzeinrichtungs-Einlegeplatten14 ,24 ,117 ,121 oder127 in diesem Ausführungsbeispiel mit geeigneten Modifikationen verwendet werden, um die Turbulenzeinrichtungs-Einlegeplatten an die rechteckige Konfiguration dieses Ausführungsbeispiels anzupassen. Es ist ebenfalls möglich, die gabelförmige Verlängerung der mittleren Abzweigung218 so zu gestalten, dass die Gabeln, die die jeweilige Rippensegmente234 ,236 und238 ,240 beinhalten, divergieren. Dies wäre ein Weg zur Einstellung der Strömungsverteilung oder Strömungsgeschwindigkeiten entlang der Platten und zum Erreichen einer gleichmäßigen Geschwindigkeitsverteilung innerhalb der Platten. - In der obigen Beschreibung, zu Zwecken der Klarstellung, wurden die Begriffe Ölseite und Wasserseite verwendet, um die jeweiligen Seiten der verschiedenen Kernplatten zu bezeichnen. Es soll verstanden werden, dass die Wärmetauscher der vorliegenden Erfindung nicht auf die Verwendung von Fluiden beschränkt sind, wie zum Beispiel Öl oder Wasser. Alle möglichen. Fluide können in den Wärmetauschern der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Und außerdem kann die Konfiguration oder Richtung der Strömung innerhalb der Plattenpaare in einer gewünschten Weise gewählt werden, indem einfach ausgewählt wird, welche der Fluidströmungsanschlüsse
84 bis87 Einlass- oder Eingangsanschlüsse sind und welche Auslass- oder Ausgangsanschlüsse sind. - Aus der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung ist offensichtlich, dass verschiedene Modifikationen bezüglich der zuvor beschriebenen Strukturen durchgeführt werden können. Beispielsweise können die Wärmetauscher in irgendeiner gewünschten Form hergestellt werden. Obwohl die Wärmetauscher aus dem Gesichtspunkt der Handhabung von zwei Wärmeübertragungsfluiden beschrieben wurde, ist es offensichtlich, dass mehr als zwei Fluide enthalten sein können, indem die verschiedenen Strukturen unter Verwendung von Prinzipien erweitert und ergänzt werden, die ähnlich jenen sind, die vorstehend beschrieben wurden. Außerdem können einige der Merkmale der individuellen Ausführungsbeispiele, die vorstehend beschrieben sind, gemischt und angepaßt sowie in anderen Ausführungsbeispielen verwendet werden, wie für den Fachmann offensichtlich.
Claims (17)
- Platten-Typ-Wärmetauscher (
10 ) von dem Typ, mit: einer ersten (18 ) und einer zweiten (20 ) Kernplatte, wobei jede Kernplatte (18 ,20 ) einen planaren mittleren Bereich (70 ), ein erstes Paar von beabstandeten Vorsprüngen (72 ,74 ), die sich von einer Seite des planaren mittleren Bereichs (70 ) erstrecken, ein zweites Paar von beabstandeten Vorsprüngen (76 ,78 ), die sich von der gegenüberliegenden Seite des planaren mittleren Bereichs (70 ) erstrecken, wobei die Vorsprünge (72 ,74 ,76 ,78 ) jeweils einen inneren Umfangskantenbereich (80 ) und einen äußeren Umfangskantenbereich (82 ) haben, die einen Fluidanschluss (87 ,86 ,85 ,84 ) bilden, sowie eine durchgehende Kante (88 ) aufweist, die die inneren Umfangskantenbereiche (80 ) von zumindest dem ersten Paar von Vorsprüngen (72 ,74 ) umgibt und sich von dem planaren mittleren Bereich (70 ) in der gleichen Richtung und äquidistant mit den äußeren Umfangskantenbereichen (82 ) von dem zweiten Paar von Vorsprüngen (76 ,78 ) erstreckt; wobei jede Kernplatte (18 ,20 ) einen hochstehenden Umfangsflansch (90 ) aufweist, der sich von dem planaren mittleren Bereich (70 ) in der gleichen Richtung und äquidistant mit den äußeren Umfangskantenbereichen (82 ) von dem ersten Paar von Vorsprüngen (72 ,74 ) erstreckt; wobei die erste (18 ) und die zweite (20 ) Kernplatte in Juxtaposition angeordnet sind, so dass entweder die durchgehenden Kanten (88 ) miteinander eingreifen oder die Platten-Umfangsflansche (90 ) miteinander eingreifen, wodurch eine erste Fluidkammer zwischen den eingreifenden Kanten (88 ) oder den Umfangsflanschen (90 ) gebildet wird, und sich die Fluidanschlüsse (87 ,86 ,85 ,84 ) in den ersten (72 ,74 ) bzw. zweiten (76 ,78 ) Paaren der beabstandeten Vorsprünge in Ausrichtung befinden; und einer dritten Kernplatte (16 ), die in Juxtaposition mit einer von der ersten (18 ) und der zweiten (20 ) Kernplatte angeordnet ist, um eine zweite Fluidkammer zwischen der dritten Kernplatte (16 ) und dem mittleren planaren Bereich (70 ) der benachbarten Kernplatte (18 ) zu bilden; dadurch gekennzeichnet, dass eine Turbulenzeinrichtung (14 ) mit zumindest einer der Kernplatten (16 ,18 ,20 ) eingreift, die Turbulenzeinrichtung (14 ) die Form einer Einlegeplatte hat, die ein Paar Fluidanschlüsse (54 ,56 ) in Ausrichtung mit einem Paar der Kernplatten-Anschlüsse (87 ,86 ,85 ,84 ), einen mittleren planaren Einlegeplatten-Bereich (40 ) und einen Umfangskantenbereich (42 ) aufweist, der angrenzend mit der zugehörigen durchgehenden Kante (88 ) oder dem hochstehenden Umfangsflansch (90 ) an der benachbarten Kernplatte (16 ,18 ,20 ) ist, wobei der mittlere planare Einlegeplatten-Bereich (40 ) strömungsverstärkende Erhebungen (44 ) aufweist, die nur auf einer Seite des mittleren planaren Einlegeplatten-Bereichs (40 ) angeordnet sind und eine Höhe haben, die gleich der Höhe der zugehörigen durchgehenden Kante (88 ) oder des hochstehenden Umfangsflansches (90 ) ist. - Platten-Typ-Wärmetauscher (
10 ) nach Anspruch 1, bei dem die Einlegeplatte (14 ) mit der dritten Kernplatte (16 ) an der Seite der dritten Kernplatte (16 ) eingreift, die von der ersten (18 ) und der zweiten (20 ) Kernplatte entfernt ist, und sich die strömungsverstärkenden Erhebungen (44 ) der Einlegeplatte in Richtung auf den planaren mittleren Bereich (70 ) der dritten Kernplatte (16 ) erstrecken. - Platten-Typ-Wärmetauscher (
10 ) nach Anspruch 2, bei dem die strömungsverstärkenden Erhebungen (44 ) der Einlegeplatte die Form von Wellen mit offenen distalen Enden (46 ,48 ) für die Strömung von Fluid durch die Wellen (44 ) haben. - Platten-Typ-Wärmetauscher (
10 ) nach Anspruch 2, bei dem die strömungsverstärkenden Erhebungen (44 ) der Einlegeplatte die Form von expandierten Metallwindungen haben. - Platten-Typ-Wärmetauscher (
10 ) nach Anspruch 2, bei dem die Strömungsverstärkungen (44 ) der Einlegeplatte die Form von Vertiefungen haben. - Platten-Typ-Wärmetauscher (
10 ) nach Anspruch 1, bei dem die Einlegeplatte (14 ) zwischen der ersten (18 ) und der zweiten (20 ) Kernplatte angeordnet ist. - Platten-Typ-Wärmetauscher (
10 ) nach Anspruch 6, außerdem mit zumindest einer zusätzlichen Einlegeplatte (14 ), die zwischen der dritten Kernplatte (16 ) und deren benachbarten Kernplatte (18 ,20 ) angeordnet ist. - Platten-Typ-Wärmetauscher (
10 ) nach Anspruch 7, bei dem sich zwei Rücken an Rücken angeordnete Einlegeplatten (14 ) zwischen der ersten (18 ) und der zweiten (20 ) Kernplatte befinden. - Platten-Typ-Wärmetauscher (
10 ) nach Anspruch 4, bei dem die Windungen (44 ) parallel zu der Richtung der Fluidströmung in der benachbarten Kernplatte (16 ) ausgerichtet sind. - Platten-Typ-Wärmetauscher (
10 ) nach Anspruch 4, bei dem die Windungen (44 ) schräg zu der Richtung der Fluidströmung in der benachbarten Kernplatte (16 ) ausgerichtet sind. - Platten-Typ-Wärmetauscher (
10 ) nach Anspruch 1, bei dem die Einlegeplatte (14 ) mit zwei Paaren von Strömungsanschlüssen (54 ,56 ) ausgebildet ist, wobei sich eines dieser Paare von Anschlüssen (54 ,56 ) mit jedem der Paare von Kernplatten-Fluidanschlüssen (87 ,86 ,85 ,84 ) in Ausrichtung befindet. - Platten-Typ-Wärmetauscher (
10 ) nach Anspruch 1, bei dem die Einlegeplatte (14 ) der Turbulenzeinrichtung mit der dritten Kernplatte (16 ) eingreift, wobei sich die Erhebungen (44 ) der Einlegeplatte in Richtung auf die erste (18 ) und die zweite (20 ) Kernplatte erstrecken, und außerdem mit einer flachen Endplatte (12 ), die an der Einlegeplatte (14 ) der Turbulenzeinrichtung montiert und an diese angrenzend ist, wobei die Endplatte (12 ) ein Paar Fluidanschlüsse (28 ,30 ) aufweist, die mit den Fluidanschlüssen (54 ,56 ) der Einlegeplatte in Kommunikation stehen. - Platten-Typ-Wärmetauscher (
10 ) nach Anspruch 2, bei dem die planaren mittleren Bereiche (70 ) der Kernplatten eine Barriere, die aus einer Rippe (92 ) gebildet ist, und eine komplementäre Nut (100 ) aufweisen, wobei die Rippe (92 ) zwischen den inneren Umfangskantenbereichen (80 ) von den Vorsprüngen von einem der Paare von Vorsprüngen (76 ,78 ) angeordnet ist, um dazwischen eine Kurzkreis-Strömung zu reduzieren, und die komplementäre Nut (100 ) zwischen den äußeren Umfangskantenbereichen (82 ) der Vorsprünge von diesem einen Paar von Vorsprüngen (76 ,78 ) angeordnet ist, um eine Strömung dazwischen zu unterstützen. - Platten-Typ-Wärmetauscher (
10 ) nach Anspruch 1, bei dem die durchgehende Kante (88 ) sowohl das erste (72 ,74 ) als auch das zweite (76 ,78 ) Paar von beabstandeten Vorsprüngen umgibt. - Platten-Typ-Wärmetauscher (
10 ) nach Anspruch 2, bei dem die Umfangsflansche (90 ,90 ) der ersten (18 ) und zweiten (20 ) Platte eingreifen und bei dem die Einlegeplatten-Turbulenzeinrichtung (14 ) in der ersten Fluidkammer angeordnet ist, die dadurch definiert ist. - Platten-Typ-Wärmetauscher (
10 ) nach Anspruch 13, bei dem die Barriere in Draufsicht T-förmig ist, wobei der Kopf (94 ) von dem T benachbart zu der Umfangskante der Platte (16 ,20 ) angeordnet ist und sich die Basis (96 ) von dem T zwischen dem zweiten Paar von beabstandeten Vorsprüngen (76 ,78 ) nach innen erstreckt. - Platten-Typ-Wärmetauscher (
10 ) nach Anspruch 13, bei dem die Platten (16 ,18 ,20 ) in Draufsicht kreisförmig sind, die Vorsprünge von dem ersten Paar (72 ,74 ) von beabstandeten Vorsprüngen diametral gegenüberliegend und benachbart zu der durchgehenden Kante (88 ) angeordnet sind, die Vorsprünge von dem zweiten Paar (76 ,78 ) von beabstandeten Vorsprüngen jeweils benachbart zu den Vorsprüngen von dem ersten Paar (72 ,74 ) von beabstandeten Vorsprüngen angeordnet sind, um Paare von zugehörigen Eingangsvorsprüngen und Ausgangsvorsprüngen zu bilden, und die Barriere zwischen den jeweiligen Paaren von zugehörigen Eingangsvorsprüngen und Ausgangsvorsprüngen angeordnet ist.
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