EP0867679A2 - Plate-like heat exchanger, more particularly oil cooler - Google Patents
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Definitions
- the invention is of course not based on the illustrated embodiment limited. So could the cooling oil through the flow troughs 1 with that formed from the crossing ribs Guide device to be directed.
- the design of the Flow troughs 1 largely free, because the only thing that matters is that Trough bottoms 2 to be provided with parallel ribs, which alternate protrude on opposite sides of the tub bottoms 2 to within each second flow trough 1 a corresponding guide for this To receive flow trough 1 flowing medium.
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Plattenwärmetauscher, insbesondere Ölkühler, mit mehreren ineinandergesteckten Strömungswannen, deren Böden je eine Wärmetauscherplatte zwischen zwei wärmeaustauschenden Medien sowie tiefgezogene Leiteinrichtungen aus zwei einander kreuzenden Scharen paralleler Rippen bilden, deren Höhe dem halben gegenseitigen Abstand der Böden entspricht.The invention relates to a plate heat exchanger, in particular Oil cooler, with several nested flow troughs, their bottoms one heat exchanger plate between two heat exchanging media as well as deep-drawn guidance systems made up of two intersecting shares form parallel ribs, the height of which is half the mutual distance Soils.
Bei üblichen Plattenwärmetauschern aus mehreren ineinandergesteckten Strömungswannen bilden die Strömungswannen jeweils einen durch den Boden der anschließenden Strömungswanne begrenzten Strömungsweg, so daß bei einer abwechselnden Beschickung der aufeinanderfolgenden Strömungswannen mit den beiden wärmeaustauschenden Medien die Wannenböden Wärmetauscherplatten bilden. Die Zu- und Ableitung der Medien erfolgt dabei durch die Wannenböden, die tiefgezogene Ansätze mit entsprechenden Durchtrittsöffnungen aufweisen. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß diese Ansätze die zwischen den Wannenböden gebildeten Strömungswege abwechselnd flüssigkeitsdicht durchsetzen, um die abwechselnde Beschickung dieser Strömungswege mit den beiden wärmeaustauschenden Medien sicherstellen zu können. Damit innerhalb der einzelnen Strömungswannen eine vorteilhafte Strömungsaufteilung zwischen den Medienzu- und -abflüssen durch die tiefgezogenen Ansätze sichergestellt wird, werden in die einzelnen Strömungswannen Turbulenzbleche eingelegt. Diese Turbulenzbleche bilden aus der Blechebene wellenartig ausgebogene, durch parallele Schlitze begrenzte Laschen, die entsprechende Strömungsdurchtritte quer zu den einzelnen Laschenreihen ergeben, so daß ein in Richtung der Laschenreihen angeströmtes Turbulenzblech eine entsprechende Querverteilung des Strömungsmediums mit sich bringt, allerdings mit einer erheblichen Vergrößerung des Strömungswiderstandes in Richtung der Laschenreihen. Um den mit dem Einsatz gesonderter Turbulenzbleche vermehrten Aufwand herabzusetzten, ist es bekannt (DE 195 19 312 A1), die Böden der Strömungswannen mit tiefgezogenen Noppen zu versehen, die über die Grundfläche der Strömungswannen verteilt eine Leiteinrichtung für das die jeweilige Strömungswanne durchströmende Medium bilden, das zufolge dieser ein Turbulenzblech ersetzenden Leitnoppen ebenfalls verwirbelt wird, allerdings nur unzureichend. Wegen der begrenzten Tiefzieheigenschaften von höherfestem Aluminium, das insbesondere für Ölkühler im Fahrzeugbau eingesetzt wird, werden die für die Wasserführung vorgesehenen Strömungswannen mit einer entsprechend geringeren Tiefe als die das Öl aufnehmenden Strömungswannen ausgeführt, die mit herkömmlichen Turbulenzblechen versehen werden. Der gegenüber den Strömungswannen für die Ölführung verminderte Strömungsquerschnitt der Strömungswannen für das Kühlwasser muß jedoch als nachteilig angesehen werden.With conventional plate heat exchangers made of several nested Flow troughs each form a flow trough through the floor the subsequent flow trough limited flow path, so that at an alternating loading of the successive flow troughs with the two heat-exchanging media, the tub bottoms of the heat exchanger plates form. The media are fed in and out by Tub floors, the deep-drawn approaches with appropriate through openings exhibit. The arrangement is such that these approaches flow paths alternately liquid-tight formed between the trough bottoms enforce the alternate loading of these flow paths to be able to ensure with the two heat exchanging media. An advantageous flow distribution within the individual flow troughs between the media inflows and outflows through the deep-drawn Approaches are ensured, turbulence plates in the individual flow troughs inserted. These turbulence sheets form waves from the sheet level bent tabs delimited by parallel slots, the corresponding Flow passages result across the individual rows of tabs, so that a flow in the direction of the rows of tabs has a corresponding turbulence plate Cross-distribution of the flow medium entails, however with a significant increase in flow resistance in the direction of Rows of tabs. To the increased with the use of separate turbulence plates To reduce effort, it is known (DE 195 19 312 A1), the floors of the Flow troughs with deep-drawn knobs to be provided over the base area the flow troughs distribute a guide device for each Form flow medium flowing through this, according to this one Turbulence plate replacing guide knobs is also swirled, but only insufficient. Because of the limited deep-drawing properties of higher strength Aluminum, which is used in particular for oil coolers in vehicle construction, the flow troughs provided for the water supply with a correspondingly less deep than the flow troughs that hold the oil executed, which are provided with conventional turbulence plates. Of the compared to the flow troughs for the oil flow reduced flow cross-section the flow troughs for the cooling water must, however, be disadvantageous be considered.
Schließlich ist es bekannt (WO 93/00563 A1), die Böden der Strömungswannen mit tiefgezogene Leiteinrichtungen aus zwei einander kreuzenden Scharen paralleler Rippen zu versehen, um einerseits zu steigern und anderseits den Strömungswiderstand für die beiden durch den Wannenboden voneinander getrennten, wärmeaustauschenden Medien zu erhöhen. Zu diesem Zweck weisen die Böden der Strömungswannen jeweils zwei einander kreuzende Scharen von parallelen Rippen auf, die scharenweise nach entgegengesetzten Seiten über den Wannenboden vorragen, und zwar um den halben gegenseitigen Abstand der Wannenböden. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß die zwischen zwei benachbarten Wannenböden gegeneinander paarweise vorragenden, parallelen Rippen einander entlang ihres Rückens berühren, so daß diese paarweise gegeneinander vorragenden Rippen zwischen den benachbarten Wannenböden Trennwände bilden, die für den Mediendurchtritt lediglich im Kreuzungsbereich mit den dazu querverlaufenden, auf die andere Bodenseite vorstehenden Rippen unterbrochen sind. Aus diesem Grunde ergeben sich vor allem parallele Strömungskanäle zwischen den die Trennwände bildenden Rippen, was im Zusammenwirken mit den begrenzten Strömungsdurchtritten durch diese Trennwände ungünstige Strömungsverhältnisse schafft, und zwar im Strömungsbereich beider Medien. Außerdem ergibt sich eine aufwendige Bodenform, weil die Bodenbereiche zwischen den einander kreuzenden Rippenscharen zusätzlich unterschiedlich weit aus der Bodenebene ausgeformt und mit Sicken versehen sind, was hohe Anforderungen an das Tiefziehverhalten des Werkstoffes der Strömungswannen stellt.Finally, it is known (WO 93/00563 A1), the bottoms of the flow troughs with deep-drawn guide devices made of two intersecting shares parallel ribs to increase on the one hand and on the other hand the Flow resistance for the two of them through the bottom of the tub separate, heat-exchanging media. To this end the bottoms of the flow troughs each intersect two Flocks of parallel ribs, which flock to opposite Project sides over the bottom of the tub, by half each other Distance of the tub floors. The arrangement is such that that between two neighboring bathtub floors in pairs protruding, parallel ribs touch each other along their backs, so that these ribs protruding in pairs against each other between the neighboring ones Tub floors form partitions that are only for the media passage in the intersection area with the transverse to the other bottom side protruding ribs are interrupted. For this reason arise from all parallel flow channels between those forming the partitions Ribs, which interact with the limited flow passages creates unfavorable flow conditions through these partitions, namely in Flow area of both media. In addition, there is an elaborate shape of the bottom, because the bottom areas between the crossing ribs additionally shaped differently from the floor level and with Beads are provided, which places high demands on the deep-drawing behavior of the Material of the flow troughs.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Plattenwärmetauscher, insbesondere einen Ölkühler, der eingangs geschilderten Art so auszugestalten, daß für eines der beiden wärmeaustauschenden Medien die Strömungsverteilung in den Strömungswannen durch Turbulenzbleche erzwungen, für das andere Medium aber in vorteilhafter Weise durch die tiefgezogenen Leiteinrichtungen der Wannenböden sichergestellt wird.The invention is therefore based on the object of a plate heat exchanger, in particular to design an oil cooler of the type described at the beginning, that the flow distribution for one of the two heat-exchanging media forced in the flow troughs by turbulence plates for that other medium but advantageously by the deep-drawn guide devices the tub floors are ensured.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß die Böden der Stömungswannen jeweils lediglich eine Schar paralleler Rippen aufweisen und daß die einander kreuzenden Scharen paralleler Rippen unmittelbar benachbarter Wärmetauscherplatten entweder auf der einander zugekehrten Seite oder auf der voneinander abgekehrten Seite der Wärmetauscherplatten vorgesehen sind und ausschließlich in die Strömungswege für eines der beiden Medien ragen.The invention solves this problem in that the bottoms of the flow troughs each have only a set of parallel ribs and that the crosses of parallel ribs immediately adjacent Heat exchanger plates either on the side facing each other or on the opposite side of the heat exchanger plates are provided and only protrude into the flow paths for one of the two media.
Da zufolge dieser Maßnahmen die einen Strömungswannen eine Schar paralleler Rippen aufweisen, die in den Strömungsweg dieser Strömungswannen vorragen, während die anderen Strömungswannen Rippen bilden, die auf der der Wanne abgekehrten Seite des Wannenbodens verlaufen, erhält man durch ein abwechselndes Ineinanderstecken dieser unterschiedlichen Strömungswannen im Bereich des Strömungsweges jeder zweiten Strömungswanne eine wirksame Leiteinrichtung für das durch diese Wannen strömende Medium aus einander kreuzenden Scharen von parallelen Rippen, die lediglich im Bereich der Kreuzungsstellen aneinander anliegen und aufgrund der sich dadurch ergebenden Gitterstruktur für eine vorteilhafte Turbulenz des zwischen ihnen strömenden Mediums sorgen, ohne den Strömungswiderstand übermäßig zu erhöhen, weil ja die Rippen mit Ausnahme der Kreuzungsbereiche lediglich die halbe Höhe der Strömungswannen sperren. Da die Rippenhöhe nur dem halben gegenseitigen Abstand der Böden unmittelbar ineinandergesteckter Strömungswannen entspricht und die Rippen ausschließlich auf einer Seite des sonst ebenen Bodens vorragen, können erheblich geringere Anforderungen an die Tiefzieheigenschaften des Wannenwerkstoffes gestellt werden, was den Einsatz auch höherfester Aluminiumlegierungen zur Herstellung solcher Wärmetauscher erlaubt, insbesondere wenn auch die tiefgezogenen Ansätze zur Führung der Medien zwischen den einzelnen Strömungswannen im Bereich der unmittelbar ineinandergesteckten Strömungswannen gegeneinander paarweise vorragen und eine den Rippen entsprechende Höhe aufweisen.As a result of these measures the one flow troughs a flock parallel Have ribs in the flow path of these flow troughs protrude, while the other flow troughs form ribs on the the side of the tub floor facing away from the tub can be obtained by an alternating insertion of these different flow troughs in the area of the flow path of every second flow trough effective guide device for the medium flowing through these troughs intersecting bands of parallel ribs that are only in the area of the crossing points lie against each other and because of this resulting lattice structure for advantageous turbulence between them flowing medium without causing excessive flow resistance increase, because the ribs with the exception of the crossing areas only the Block half the height of the flow troughs. Because the rib height is only half mutual spacing of the bottoms of directly merged flow troughs corresponds and the ribs only on one side of the otherwise projecting flat floor can make considerably less demands on the Thermoforming properties of the tub material are made, what use also higher strength aluminum alloys for the manufacture of such heat exchangers allowed, especially if the deep-drawn approaches to the management of Media between the individual flow troughs in the immediate area protrude into each other in pairs and have a height corresponding to the ribs.
Um eine besonders gleichmäßige Verteilung und Durchwirbelung des einen Mediums mit Hilfe der Leiteinrichtung zu erhalten, können die beiden Scharen paralleler Rippen einander unter einem Winkel von 90° kreuzen, wie dies an sich bekannt ist.A particularly even distribution and swirling of one To obtain medium with the help of the guide device, the two groups parallel ribs cross each other at an angle of 90 ° like this is known.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen
- Fig. 1
- einen erfindungsgemäßen Plattenwärmetauscher in einer Draufsicht auf eine Strömungswanne,
- Fig. 2
- diesen Plattenwärmetauscher in einem Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1 in einem größeren Maßstab, und
- Fig. 3
- einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 1 durch zwei ineinandergesteckte Strömungswannen ebenfalls in einem größeren Maßstab.
- Fig. 1
- a plate heat exchanger according to the invention in a plan view of a flow pan,
- Fig. 2
- this plate heat exchanger in a section along the line II-II of Fig. 1 on a larger scale, and
- Fig. 3
- a section along the line III-III of Fig. 1 by two nested flow troughs also on a larger scale.
Wie das dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt, ist der Plattenwärmetauscher
aus einzelnen, ineinandergesteckten Strömungswannen 1 aufgebaut, die jeweils
aus einem Boden 2 mit einem hochgezogenen, umlaufenden Rand 3 gebildet
werden, der mit einer Erweiterung 4 den Rand 3 des Bodens 2 der jeweils
benachbarten Strömungswanne 1 übergreift. Diese Wannenböden 2 weisen einander
paarweise zugeordnete Durchtrittsöffnungen 5 und 6 für die wärmetauschenden
Medien, beispielsweise Öl und Wasser, auf. Die Anordnung ist dabei
so getroffen, daß die Durchtrittsöffnungen 5 und 6 im Bereich von tiefgezogenen
Ansätzen 7 liegen, deren Höhe dem halben Abstand a zwischen den benachbarten
Wannenböden 2 entspricht. Da die Durchtrittsöffnungen 5 und 6 kleiner
als der Boden dieser Ansätze 7 sind, ergibt sich zwischen den Böden der
gegeneinander vorragenden Ansätze 7 benachbarter Wärmetauscherplatten 2
eine die dichte Verbindung der Ansätze 7 unterstützende flächige Anlage um
den jeweiligen Öffnungsrand. Wie der Fig. 2 entnommen werden kann, sind die
Ansätze 7 im Bereich fluchtender Durchtrittsöffnungen 5 und 6 abwechselnd auf
entgegengesetzten Plattenseiten vorgesehen, so daß sich über die Ansätze 7
jeweils ein flüssigkeitsdichter Durchtritt durch jede zweite Strömungswanne 1
ergibt. Zusätzlich müssen die Ansätze 7 für den Durchtritt des einen Mediums
gegenüber den Ansätzen 7 für den Durchtritt des anderen Mediums auf gegenüberliegenden
Plattenseiten liegen.As the illustrated embodiment shows, the plate heat exchanger
made up of individual,
Wird beispielsweise das zu kühlende Öl durch die Durchtrittsöffnungen 5 und
das die Ölwärme aufnehmende Wasser durch die Durchtrittsöffnungen 6 geleitet,
wobei das Öl jeweils vom Zulauf 8 zum Ablauf 9 und das Wasser im Gegenstrom
vom Zulauf 10 zum Ablauf 11 die Strömungswannen 1 durchströmen, so
ergibt sich für das Öl eine durch die Pfeile 12 und für das Wasser eine durch die
Pfeile 13 in der Fig. 2 angedeutete Strömung, die hinsichtlich ihrer Verteilung
über die Wärmetauscherplatten von der Anordnung entsprechender Leiteinrichtungen
in den einzelnen Strömungswannen 1 abhängt. Während für die Ölströmung
übliche Turbulenzbleche 14 eingesetzt werden, wird die Leiteinrichtung in
den dazwischenliegenden Strömungswannen 1 durch tiefgezogene Rippen 15
in den Wannenböden 2 gebildet. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß die
parallelen Rippen 15 der einen Strömungswanne 1 die Schar der ebenfalls
parallelen Rippen 15 der unmittelbar anschließenden Strömungswanne vorzugsweise
unter einem Winkel von 90° kreuzen, wie dies der Fig. 1 entnommen
werden kann. Da die Rippen 15 jeweils in den Strömungsweg für das Kühlwasser
vorragen und eine Höhe h aufweisen, die dem halben Abstand a der
Wannenböden 2 entspricht, liegen die gegeneinander vorragenden Rippen 15
im Bereich der Kreuzungsstellen aneinander an. Dies bringt im Zusammenhang
mit dem durchgehenden Rippenverlauf zwischen den Kreuzungsstellen eine
vorteilhafte Durchwirbelung des Kühlwassers mit sich, was wohl keiner näheren
Erklärung bedarf. Durch die Rippen 15 wird außerdem die Oberfläche der
Wärmetauscherplatte vergrößert, so daß insgesamt vorteilhafte Wärmeaustauschbedingungen
sichergestellt werden können.For example, the oil to be cooled through the
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel
beschränkt. So könnte auch das zukühlende Öl durch die Strömungswannen
1 mit der aus den einander kreuzenden Rippenscharen gebildeten
Leiteinrichtung geleitet werden. Außerdem ist die konstruktive Ausgestaltung der
Strömungswannen 1 weitgehend frei, weil es ja lediglich darauf ankommt, die
Wannenböden 2 mit parallelen Rippenscharen zu versehen, die abwechselnd
auf entgegengesetzten Seiten der Wannenböden 2 vorragen, um innerhalb jeder
zweiten Strömungswanne 1 eine entsprechende Leiteinrichtung für das diese
Strömungswanne 1 durchströmende Medium zu erhalten.The invention is of course not based on the illustrated embodiment
limited. So could the cooling oil through the
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