EP0928405A2 - Plattenwärmetauscher, insbesondere öl/kühlmittel-kühler für kraftfahrzeuge - Google Patents

Plattenwärmetauscher, insbesondere öl/kühlmittel-kühler für kraftfahrzeuge

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EP0928405A2
EP0928405A2 EP98933510A EP98933510A EP0928405A2 EP 0928405 A2 EP0928405 A2 EP 0928405A2 EP 98933510 A EP98933510 A EP 98933510A EP 98933510 A EP98933510 A EP 98933510A EP 0928405 A2 EP0928405 A2 EP 0928405A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat exchanger
plate
openings
passage
collar
Prior art date
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Granted
Application number
EP98933510A
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English (en)
French (fr)
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EP0928405B1 (de
Inventor
Thomas Brieden
Markus Layer
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Mahle Filtersysteme GmbH
Original Assignee
Knecht Filterwerk GmbH
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Publication date
Application filed by Knecht Filterwerk GmbH filed Critical Knecht Filterwerk GmbH
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Application granted granted Critical
Publication of EP0928405B1 publication Critical patent/EP0928405B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0031—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
    • F28D9/0043—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another
    • F28D9/005—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another the plates having openings therein for both heat-exchange media
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/001—Casings in the form of plate-like arrangements; Frames enclosing a heat exchange core
    • F28F9/002—Casings in the form of plate-like arrangements; Frames enclosing a heat exchange core with fastening means for other structures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2275/00—Fastening; Joining
    • F28F2275/20—Fastening; Joining with threaded elements
    • F28F2275/205—Fastening; Joining with threaded elements with of tie-rods
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S165/00—Heat exchange
    • Y10S165/916—Oil cooler

Definitions

  • Plate heat exchangers in particular oil / coolant coolers for motor vehicles
  • the invention relates to a plate heat exchanger, in particular an oil / coolant cooler for internal combustion engines, with the features of the preamble of claim 1.
  • a plate heat exchanger of the aforementioned type known from DE 43 14 808 has an end plate for sealing the plate heat exchanger on its heat exchanger plate which is adjacent to the connected body in the assembled state.
  • This end plate can also serve as a fastening element, for which purpose it is provided with bores which cooperate with bolts or screws as fastening means in order to fasten the plate heat exchanger, for example to an engine block.
  • a mounting plate is proposed which is designed according to individual requirements and is prepared, for example, for mounting on a special engine block.
  • This fastening plate can be mounted on the plate heat exchanger in addition to the end plate or, instead of the end plate, can be fastened on the heat exchanger plate adjacent to the connected body (eg engine block), the mounting plate then also serves as an end plate.
  • the invention is concerned with the problem that the known end plate or mounting plate can deform at the high pressures occurring in such a plate heat exchanger, the oil cooler being lifted from the body in the connection area of the connected body. On the one hand, this can result in increased wear of the plate heat exchanger and, on the other hand, a reduced seal with respect to the connected body.
  • the invention is based on the general idea of not fastening the plate heat exchanger to the connected body on its underside adjoining the connected body, but rather of making it possible to cooperate with the upper side of the plate heat exchanger facing away from the closed body.
  • a fastening causes an increased pressure force of the plate heat exchanger with respect to the connected body in the case of a volume expansion of the plate heat exchanger caused by a high internal pressure, which counteracts a lifting of the plate heat exchanger.
  • the pressure increases Sealing effect increased.
  • the attachment of the plate heat exchanger is achieved on its top.
  • the arrangement of the tie rods within the body of the plate heat exchanger also uses the internal stability of the interconnected heat exchanger plates to transmit the tensile forces.
  • the heat exchanger plates in the area of the openings can be sealed against one another in a particularly simple manner with the aid of the proposed collars at these openings , whereby a sleeve penetrating the plate heat exchanger is formed.
  • the sleeve formed in this way is stable in its axial direction and can be exposed to high pressure loads, so that it or the plate heat exchanger can therefore be fastened with the proposed tie rod with high preload relative to the connected body.
  • the heat exchanger plates are individually attached to this sleeve, so that not only the complete plate heat exchanger is fixed to the connected body, but also each individual heat exchanger plate via this sleeve.
  • An embodiment with the features according to claim 3 enables a particularly simple connection, in particular a soldered connection, of the individual heat exchanger plates to one another, both on the circumferential collar of the heat exchanger plate and on the circumferential collar of the aligned openings.
  • the passage channels of the fluid circuits which are present anyway in the plate heat exchanger can be used as a passage for the tie rod. All that is required is to provide a corresponding, sealed opening in the connection plate through which the tie rod can be passed.
  • FIG. 1 is an exploded view of heat exchanger plates and turbulence inserts of a plate heat exchanger according to the invention
  • Fig. 2 shows a cross section through a plate heat exchanger according to the invention.
  • each heat exchanger plate 2 has a circumferential collar 4 which is angled upward at an angle of approximately 75 ° with respect to the plane of the heat exchanger plate 2, corresponding to FIG. 1.
  • Each heat exchanger plate 2 has four passage openings 5 and 5 ', of which only two can be seen in this sectional view. Contrary to the exemplary embodiment shown, the passage openings 5 and 5 'need not have the same cross section.
  • four openings 6 are provided in each heat exchanger plate 2, each of which is provided with a circumferential collar 7. Only two of the openings 6 are visible in the section shown for each heat exchanger plate 2.
  • a turbulence insert 3 or 3 ' is arranged in each case between two heat exchanger plates 2.
  • Each turbulence insert has openings 8 and 9 corresponding to the passage openings 5 and 5 'of the heat exchanger plates 2.
  • In the Openings 9 are each provided with a sealing ring 10, the outer diameter of which approximately corresponds to the inner diameter of the opening 9 and the inner diameter of which approximately corresponds to the inner diameter of the opening 5 or 5 ′.
  • the inside diameter of the opening 8 of the turbulence insert 3 or 3 ' corresponds approximately to the inside diameter of the opening 5 or 5' in the heat exchanger plate 2.
  • each turbulence insert 3 or 3 ′ contains four openings 11, which are assigned to the openings 6 of the heat exchanger plates 2 and whose inside diameter corresponds approximately to the outside diameter at the attachment of the collar 7 to the opening 6.
  • the openings 5 are provided on the left and the openings 5 'on the right side of the heat exchanger plates.
  • the turbulence inserts 3 have the sealing rings 10 on their right side and the turbulence inserts 3 'on their left side.
  • the sealing rings 10 have approximately the same thickness as the turbulence inserts 3 and 3 '.
  • the sealing rings 10 can be made from a metallic material or from a plastic or ceramic.
  • the sealing rings 10 seal the openings 5 and 5 'against a space formed between adjacent heat exchanger plates 2 and the turbulence insert 3 and 3' inserted therein. This creates channels through which a respective fluid can reach the next intermediate space. In this way, the gaps alternately fill with the cooling fluid and the fluid to be cooled, for example oil.
  • the openings 5 and the interspaces communicating therewith can be assigned to the coolant, the associated turbulence inserts 3 and the heat exchanger plates 2 adjoining them being identified by a curly bracket designated by a on the left-hand side of FIG. 1.
  • a plate heat exchanger 1 with heat exchanger plates 2 stacked on top of one another and sealed together additionally has a connecting plate 26 which is inserted into the heat exchanger plate 2 ′, which is uppermost according to FIG. 2, and which corresponds in a corresponding manner to the turbulence inserts 3 and 3 'Has openings 27 which are assigned to the openings 6 of the heat exchanger plate 2.
  • the collars 4' and 7 'of the uppermost heat exchanger plate 2' are approximately half as much as large as the corresponding collars 4 and 7 of another heat exchanger plate 2, so that the collars 4 'and 7' of the uppermost heat exchanger plate 2 'and the collars 4 and 7 of the adjacent heat exchanger plate 2 end together on their free end faces.
  • the connection plate 26 is fastened to the uppermost heat exchanger plate 2 'in a sealed manner with respect to the latter.
  • the connecting plate 26 has two connecting pieces 12 which are assigned to the passage openings 5 'for the supply and discharge of the first fluid, for example a coolant. In the sectional view shown in Fig. 2, however, is only one of the connecting pieces 12 can be seen.
  • the connection plate 26 In order to close the passage openings 5 assigned to the second fluid, in particular the oil to be cooled, the connection plate 26 has arches 13 which each protrude into a corresponding passage opening 5 of the uppermost heat exchanger plate 2. This results in an improved seal between the uppermost heat exchanger plate 2 ′ and the connecting plate 26, and the arches 13 also help in positioning the connecting plate 26 during the assembly of the plate heat exchanger 1.
  • passage openings 5 which are aligned one above the other form a passage channel 14, for example for the medium to be cooled, while the passage openings 5 'which are aligned one above the other form a passage channel 14', for example for the cooling medium.
  • another similarly designed passage channel 1' for the first fluid and a further passage channel 14 for the second fluid are provided in the plate heat exchanger 1, but both are not visible in this sectional view.
  • a first fluid circuit, here for the cooling medium, and a second fluid circuit, here for the medium to be cooled, are formed in the plate heat exchanger 1, on the one hand, a first of the passage openings 5 'and the passage channels 14' and the spaces between the heat exchanger plates 2 communicating therewith , which consists of the passage channels 14 and the passage opening 5 and the communicating spaces between the heat exchanger plates 2 and 2 '.
  • the passage channel 14 'shown on the right serves the inflow of the coolant, which is distributed in the associated spaces according to the arrows a, and the passage channel 14 shown on the left serves the inflow of the oil to be cooled, which in turn corresponds to the arrows b flows into the assigned gaps.
  • the outflow then takes place through the passage channels 14 and 14 ', not shown.
  • this body 20 For the connection of the plate heat exchanger 1 to another body 20, shown in part, for example to an engine block of a motor vehicle, this body 20 is provided with a connection surface 22 corresponding to the flat underside of the bottom, corresponding to FIG. 2, heat exchanger plate 2.
  • the passage channels 14 cover corresponding supply and discharge lines 23 for the second fluid (oil to be cooled), the passage openings 5 of the lowermost heat exchanger plate 2 forming the corresponding connection openings for the supply and discharge of the second fluid.
  • the passage channels 14 of the first fluid circuit are sealed at the passage openings 5 'in the lowermost heat exchanger plate 2 by appropriate sealing means with respect to the connected body 20, in particular, bulges in the manner of the bulges 13 on the connecting plate 26 can be provided on the connecting surface 22 of the body, to facilitate the positioning of the plate heat exchanger 1 on the body 20.
  • passages 15 extending perpendicular to the planes of the heat exchanger plates 2 are provided in the body.
  • Each passage 15 is formed from the mutually overlapping, interconnected collars 7 and 7 'of the openings 6 in the heat exchanger plates 2 and 2'. Because of their connection to one another, for example by soldering, the adjoining collars 7 and 7 'form a type of sleeve which can be subjected to pressure in its axial direction. The interior of this sleeve forms the passage 15.
  • a tie rod for example a screw 16 is passed through the passage 15, which on the one hand rests with its head 17 on the end face of the sleeve formed from the collars 7 and 7 'and on the other hand is anchored in the body 20 .
  • the end faces of the collars 7 'and 7 of the uppermost heat exchanger plate 2' or the adjacent heat exchanger plate 2 end together and form a support 18 serving as an abutment, on which the screw head 17 rests via a washer 19 and its tensile force in the Plate heat exchanger 1 initiates.
  • a plug pin or a threaded rod extending from the body 20 can serve as a tie rod, the plate heat exchanger 1 being accordingly fixed to the body 20 with screw nuts.
  • the plate heat exchanger 1 is attached to the body 20 as an example on the left side.
  • an inlet line 23 is provided which communicates with the inlet of the second fluid circuit of the plate heat exchanger 1, to which the passage channels 14, the openings 5 and the associated spaces are assigned.
  • Coaxial to the feed line 23 is an annular groove 24 in the connection surface 22 of the body 20, into which a sealing ring 21 is inserted in order to seal the body 20 against the second fluid circuit of the plate heat exchanger 1.
  • additional sealing rings may be provided in the pad 22 of the body 20 to seal the open ends of the passageways 14 'of the first fluid circuit from the body 20.
  • each tie rod 16 arranged in the area of a corner of the plate heat exchanger 1 is used in order to achieve as uniform a distribution of the fastening forces as possible. Even when high pressures occur, the plate heat exchanger 1 cannot lift off the connected body 20, since the tie rods 16 counteract volume expansions of the plate heat exchanger 1 due to their high tensile strength from the top side of the plate heat exchanger 1 facing away from the body 20. A volume expansion of the plate heat exchanger 1 accordingly results in an increased pressing force of the plate heat exchanger 1 against the body 20 and thus also an increase in the sealing effect in the axial seals 21.

Abstract

Plattenwärmetauscher mit aufeinander gestapelten Wärmetauscherplatten (2, 2') mit Kragen (4), mit Anschlußstutzen (12), mit Anschlußöffnungen (5) und mit Befestigungselementen, die wenigstens einen Durchlaß (15) umfassen, der aus zueinander fluchtenden Öffnungen (6, 27), in den Wärmetauscherplatten (2, 2') und in der Anschlußplatte (26) gebildet ist und durch den ein Zuganker (16) durchführbar ist, wobei der Zuganker (16) einenends an der Anschlußplatte (26) oder an der daran angrenzenden Wärmetauscherplatte (2, 2') aufliegt und wobei jede Wärmetauscherplatte (2, 2') im Bereich der fluchtenden Öffnungen (6, 27) gegenüber der benachbarten Wärmetauscherplatte (2, 2') abgedichtet ist.

Description

Plattenwärmetauscher, insbesondere Öl/Kühlmittel-Kühler für Kraftfahrzeuge
Die Erfindung betrifft einen Plattenwärmetauscher, insbesondere einen Öl/Kühlmittel-Kühler für Verbrennungskraftmaschinen, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Ein aus DE 43 14 808 bekannter Plattenwärmetauscher der vorgenannten Art weist zum dichten Abschluß des Plattenwärmetauschers an seiner, in montiertem Zustand an den angeschlossenen Körper angrenzenden Wärmetauscherplatte eine Abschlußplatte auf. Diese Abschlußplatte kann zusätzlich als Befestigungselement dienen, wozu sie mit Bohrungen versehen ist, die mit Bolzen oder Schrauben als Befestigungsmittel zusammenwirken, um den Plattenwärmetauscher beispielsweise an einem Motorblock zu befestigen. Alternativ wird eine Befestigungsplatte vorgeschlagen, die entsprechend individuellen Anforderungen ausgebildet ist und beispielsweise für die Befestigung an einem speziellen Motorblock vorbereitet ist. Diese Befestigungsplatte kann zusätzlich zur Abschlußplatte am Plattenwärmetauscher montiert sein oder anstelle der Abschlußplatte an der an den angeschlossenen Körper (z.B. Motorblock) angrenzenden Wärmetauscherplatte befestigt sein, wobei die Befestigungsplatte dann gleichzeitig auch als Abschlußplatte dient.
Die Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, daß sich die bekannte Abschlußplatte bzw. Befestigungsplatte bei den in einem derartigen Plattenwärmetauscher auftretenden hohen Drücken verformen kann, wobei der Ölkühler im Anschlußbereich des angeschlossenen Körpers von diesem abgehoben wird. Dies kann einerseits erhöhten Verschleiß des Plattenwärmetauschers und andererseits eine verringerte Abdichtung gegenüber dem angeschlossenen Körper zur Folge haben.
Dieses Problem wird mit dem erfindungsgemäßen Plattenwärmetauscher mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, den Plattenwärmetauscher nicht an seiner an den angeschlossenen Körper angrenzenden Unterseite an dem angeschlossenen Körper zu befestigen, sondern eine mit der vom geschlossenen Körper abgewandten Oberseite des Plattenwarmetauschers zusammenwirkende Befestigung zu ermöglichen. Eine derartige Befestigung bewirkt bei einer, durch einen hohen Innendruck verursachten, volumenmäßigen Ausdehnung des Plattenwarmetauschers erhöhte Andruckkraft des Plattenwarmetauschers gegenüber dem angeschlossenen Körper, was einem Abheben des Plattenwarmetauschers entgegenwirkt . Insbesondere bei der Verwendung von axial wirkenden Dichtungen wird bei ansteigendem Druck die Dichtwirkung erhöht. Mit Hilfe der vorgeschlagenen Zuganker wird erfindungsgemäß die Befestigung des Plattenwärmetauschers an seiner Oberseite erreicht . Die Anordnung der Zuganker innerhalb des Körpers des Plattenwärmetauschers nutzt darüber hinaus die innere Stabilität der miteinander verbundenen Wärmetauscherplatten zur Übertragung der Zugkräfte aus .
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Plattenwärmetauschers mit den Merkmalen des Anspruchs 2, können die Wärmetauscherplatten im Bereich der Öffnungen mit Hilfe der vorgeschlagenen Kragen an diesen Öffnungen besonders einfach gegeneinander abgedichtet werden, außerdem läßt sich auch auf einfache Weise eine kraftschlüssige Verbindung der aneinandergrenzenden Kragen erreichen, wobei sich eine den Plattenwärmetauscher durchdringende Hülse ausbildet . Die auf diese Weise ausgebildete Hülse ist in ihrer Achsrichtung stabil und kann hohen Druckbelastungen ausgesetzt werden, so daß sie bzw. der Plattenwärmetauscher demnach mit dem vorgeschlagenen Zuganker mit hoher Vorspannung gegenüber dem angeschlossenen Körper befestigt werden kann. Darüber hinaus sind die Wärmetauscherplatten einzeln an dieser Hülse befestigt, so daß nicht nur der komplette Plattenwärmetauscher am angeschlossenen Körper fixiert ist, sondern über diese Hülse auch jede einzelne Wär- metauscherplatte . Eine Ausführungsform mit den Merkmalen nach Anspruch 3 ermöglicht eine besonders einfache Verbindung, insbesondere Lötverbindung, der einzelnen Wärmetauscherplatten untereinander, sowohl am umlaufenden Kragen der Wärmetauscherplatte als auch an den umlaufenden Kragen der fluchtenden Öffnungen.
Bei einer alternativen Lösung mit den Merkmalen des Anspruches 10 können die im Plattenwärmetauscher ohnehin vorhandenen Durchlaßkanäle der Fluidkreisläufe als Durchlaß für den Zuganker verwendet werden. Dazu muß lediglich eine entsprechende, abgedichtete Öffnung in der Anschlußplatte vorgesehen werden, durch die der Zuganker durchführbar ist. Bei einer entsprechenden Ausgestaltung des anzuschließenden Körpers erfolgt eine sichere Verankerung des Plattenwärmetauschers ohne aufwendige Maßnahmen, da im wesentlichen nur die Öffnungen in der Anschlußplatte eingebracht und die Durchlaßkanäle im Querschnitt angepaßt werden müssen.
Weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles .
Es zeigen, jeweils schematisch, Fig. 1 eine Explosionszeichnung von Wärmetauscherplatten und Turbulenzeinlagen eines erfindungsgemäßen Plattenwärmetauschers und
Fig. 2 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Plattenwärmetauscher .
In Fig. 1 sind in einer Explosionsdarstellung acht Wärmetauscherplatten 2 mit dazwischenliegenden Turbulenzeinlagen 3 bzw. 3' in einer geschnittenen Ansicht dargestellt. Jede Wärmetauscherplatte 2 weist einen umlaufenden Kragen 4 auf, der mit einem Winkel von etwa 75° gegenüber der Ebene der Wärmetauscherplatte 2, entsprechend Fig. 1, nach oben abgewinkelt ist. Jede Wärmetauscherplatte 2 weist vier Durchlaßöffnungen 5 bzw. 5' auf, von denen in dieser Schnittdarstellung jedoch nur zwei erkennbar sind. Die Durchlaßöffnungen 5 bzw. 5' müssen entgegen dem dargestellten Ausführungsbei- spiel nicht den gleichen Querschnitt aufweisen. In der Nähe des umlaufenden Kragens 4 sind in jeder Wärmetauscherplatte 2 vier Öffnungen 6 vorgesehen, die jeweils mit einem umlaufenden Kragen 7 versehen sind. Dabei sind im dargestellten Schnitt bei jeder Wärmetauscherplatte 2 nur zwei der Öffnungen 6 sichtbar.
Jeweils zwischen zwei Wärmetauscherplatten 2 ist eine Turbulenzeinlage 3 bzw. 3' angeordnet. Jede Turbulenzeinlage weist zu den Durchlaßöffnungen 5 bzw. 5' der Wärmetauscherplatten 2 korrespondierende Öffnungen 8 und 9 auf. In den Öffnungen 9 ist jeweils ein Dichtring 10 eingebracht, dessen Außendurchmesser in etwa dem Innendurchmesser der Öffnung 9 entspricht und dessen Innendurchmesser in etwa dem Innendurchmesser der Öffnung 5 bzw. 5' entspricht. Der Innendurchmesser der Öffnung 8 der Turbulenzeinlage 3 bzw. 3' entspricht etwa dem Innendurchmesser der Öffnung 5 bzw. 5' in der Wärmetauscherplatte 2. In jeder Turbulenzeinlage 3 bzw. 3' sind zwei Öffnungen 8 und zwei Öffnungen 9 mit darin eingebrachtem Dichtring 10 vorgesehen, wobei in der geschnitten Darstellung jeweils nur eine Öffnung 8 und eine Öffnung 9 sowie ein Dichtring 10 sichtbar sind. In entsprechender Weise enthält jede Turbulenzeinlage 3 bzw. 3' vier Öffnungen 11 , die den Öffnungen 6 der Wärmetauscherplatten 2 zugeordnet sind und deren Innendurchmesser etwa dem Außendurchmesser am Ansatz des Kragens 7 an der Öffnung 6 entspricht .
Entsprechend Fig. 1 sind die Öffnungen 5 auf der linken und die Öffnungen 5' auf der rechten Seite der Wärmetauscherplatten vorgesehen. Die Turbulenzeinlagen 3 weisen die Dichtringe 10 auf ihrer rechten und die Turbulenzeinlagen 3' auf ihrer linken Seite auf.
Die Turbulenzeinlagen 3 bzw. 3' werden so zwischen den Wärmetauscherplatten 2 eingelegt, daß die Öffnungen 11 die Kragen 7 einfassen und die Öffnungen 8 und 9 etwa deckungsgleich über den Öffnungen 5 bzw. 5' der Wärmetauscherplatten 2 zu liegen kommen. Dabei werden die Turbulenzeinlagen 3 bzw. 3' so angeordnet, daß die Dichtringe 10 abwechselnd den Öffnungen 5 und 5' zugeordnet sind.
Die Dichtringe 10 weisen etwa die gleiche Dicke wie die Turbulenzeinlagen 3 bzw. 3' auf. Die Dichtringe 10 können aus einem metallischen Werkstoff oder aus einem Kunststoff oder aus Keramik hergestellt sein.
Beim Aufeinanderstapeln der Wärmetauscherplatten 2 dichten die Dichtringe 10 die Öffnungen 5 bzw. 5' gegenüber einem sich zwischen benachbarten Wärmetauscherplatten 2 ausbildenden Raum und der in diesen eingelegten Turbulenzeinlage 3 bzw. 3' ab. Dabei entstehen Kanäle, durch die ein jeweiliges Fluid zum nächsten Zwischenraum gelangen kann. Auf diese Weise befullen sich die Zwischenräume abwechselnd mit dem Kühlfluid und dem zu kühlenden Fluid, zum Beispiel Öl. Beispielsweise können die Öffnungen 5 und die damit kommunizierenden Zwischenräume dem Kühlmittel zugeordnet sein, wobei die zugehörigen Turbulenzeinlagen 3 und die daran angrenzenden Wärmetauscherplatten 2 mit einer mit a bezeichneten geschweiften Klammer auf der linken Seite der Fig. 1 gekennzeichnet sind. Auf der anderen Seite ist das zu kühlende Fluid den Öffnungen 5' und den damit kommunizierenden Zwischenräumen mit den Turbulenzeinlagen 3' zugeordnet, was durch die mit b bezeichneten geschweiften Klammern auf der rechten Seite in Fig. 1 gekennzeichnet ist. Entsprechend Fig. 2 weist ein Plattenwärmetauscher 1 mit aufeinandergestapelten und abgedichtet zusammengefügten Wär- metauscherplatten 2 zusätzlich eine Anschlußplatte 26 auf, die in die, entsprechend Fig. 2 oberste, Wärmetauscherplatte 2 ' eingesetzt ist und die in entsprechender Weise wie die Turbulenzeinlagen 3 bzw. 3' Öffnungen 27 aufweist, die den Öffnungen 6 der Wärmetauscherplatte 2 zugeordnet sind. Diese oberste Wärmetauscherplatte 2 ' unterscheidet sich von den übrigen Wärmetauscherplatten 2 durch die Höhe ihres umlaufenden Kragens 4' und durch die Höhen der Kragen 7' an den Öffnungen 6. Dabei sind die Kragen 4' und 7' der obersten Wärmetauscherplatte 2 ' etwa halb so groß wie die entsprechenden Kragen 4 und 7 einer anderen Wärmetauscherplatte 2, so daß die Kragen 4' und 7' der obersten Wärmetauscherplatte 2 ' und die Kragen 4 und 7 der daran angrenzenden Wärmetauscherplatte 2 an ihren freien Stirnseiten gemeinsam enden. Die einzelnen Wärmetauscherplatten 2 bzw. 2 ' sind an ihren sich überlappenden Kragen 4, 4', 7, 1 ' beispielsweise durch Verlöten dicht miteinander verbunden. Ebenso ist die Anschlußplatte 26 an der obersten Wärmetauscherplatte 2 ' gegenüber dieser abgedichtet befestigt.
Die Anschlußplatte 26 weist zwei Anschlußstutzen 12 auf, die den Durchlaßöffnungen 5' für die Zu- und Abfuhr des ersten Fluids , beispielsweise eines Kühlmittels, zugeordnet sind. In der in Fig. 2 dargestellten Schnittansicht ist jedoch nur einer der Anschlußstutzen 12 erkennbar. Um die dem zweiten Fluid, insbesondere dem zu kühlenden Öl, zugeordneten Durchlaßöffnungen 5 zu verschließen, weist die Anschlußplatte 26 Wölbungen 13 auf, die jeweils in eine entsprechende Durchlaßöffnung 5 der obersten Wärmetauscherplatte 2 hineinragen. Dadurch wird eine verbesserte Abdichtung zwischen der obersten Wärmetauscherplatte 2 ' und der Anschlußplatte 26 erreicht, außerdem helfen die Wölbungen 13 bei der Positionierung der Anschlußplatte 26 während des Zusammenbaus des Plattenwärmetauschers 1.
Die fluchtend übereinanderliegenden Durchlaßöffnungen 5 bilden einen Durchlaßkanal 14 z.B. für das zu kühlende Medium, während die fluchtend übereinanderliegenden Durchlaßöffnungen 5' einen Durchlaßkanal 14' z.B. für das Kühlmedium ausbilden. Neben den Durchlaßkanälen 14 und 14' sind im Plattenwärmetauscher 1 noch ein weiterer in ähnlicher Weise ausgebildeter Durchlaßkanal 1 ' für das erste Fluid und ein weiterer Durchlaßkanal 14 für das zweite Fluid vorgesehen, die jedoch beide in dieser Schnittdarstellung nicht sichtbar sind. Auf diese Weise wird im Plattenwärmetauscher 1 einerseits ein erster aus den Durchlaßöffnungen 5' und den Durchlaßkanälen 14' sowie den damit kommunizierenden Zwischenräumen zwischen den Wärmetauscherplatten 2 bestehender Fluidkreislauf, hier für das Kühlmedium, und andererseits ein zweiter Fluidkreislauf ausgebildet, hier für das zu kühlende Medium, der aus den Durchlaßkanälen 14 und den Durchlaßöff- nungen 5 sowie den damit kommunizierenden Zwischenräumen zwischen den Wärmetauscherplatten 2 bzw. 2'. Zur Veranschaulichung einer möglichen Durchströmung des Plattenwärmetauschers 1 dient der rechts gezeigte Durchlaßkanal 14' dem Zustrom des Kühlmittels, das sich entsprechend den Pfeilen a in den zugeordneten Zwischenräumen verteilt, und der links gezeigte Durchlaßkanal 14 dem Zustrom des zu kühlenden Öls, das seinerseits entsprechend den Pfeilen b in die zugeordneten Zwischenräume einströmt. Der Abstrom erfolgt dann jeweils durch die nicht gezeigten Durchlaßkanäle 14 und 14'.
Für den Anschluß des Plattenwärmetauschers 1 an einen anderen, zum Teil dargestellten Körper 20, beispielsweise an einen Motorblock eines Kraftfahrzeuges, ist dieser Körper 20 mit einer zur ebenen Unterseite der, entsprechend Fig. 2 untersten, Wärmetauscherplatte 2 korrespondierenden, Anschlußfläche 22 versehen. Dabei überdecken die Durchlaßkanäle 14 entsprechende Zu- und Abfuhrleitungen 23 für das zweite Fluid (zu kühlendes Öl) , wobei die Durchlaßöffnungen 5 der untersten Wärmetauscherplatte 2 die entsprechenden Anschlußöffnungen für die Zu- und Abfuhr des zweiten Fluids bilden. Die Durchlaßkanäle 14 des ersten Fluidkreislaufes werden dabei an den Durchlaßöffnungen 5' in der untersten Wärmetauscherplatte 2 durch entsprechende Dichtmittel gegenüber dem angeschlossenen Körper 20 abgedichtet, insbesondere können an der Anschlußfläche 22 des Körpers Wölbungen in der Art der Wölbungen 13 an der Anschlußplatte 26 vorgesehen sein, um die Positionierung des Plattenwärmetauschers 1 auf dem Körper 20 zu erleichtern.
Zur Befestigung des Plattenwärmetauschers 1 am angeschlossenen Körper sind in diesem senkrecht zu den Ebenen der Wärmetauscherplatten 2 verlaufende Durchlässe 15 vorgesehen. Dabei wird jeder Durchlaß 15 aus den sich gegenseitig überlappenden, miteinander verbundenen Kragen 7 bzw. 7' der Öffnungen 6 in den Wärmetauscherplatten 2 bzw. 2' gebildet. Aufgrund ihrer Verbindung untereinander, beispielsweise durch Verlöten, bilden die aneinandergrenzenden Kragen 7 bzw. 7' eine Art Hülse, die in ihrer axialen Richtung auf Druck belastbar ist. Der Innenraum dieser Hülse bildet dabei den Durchlaß 15.
Zum Festlegen des Plattenwarmetauschers 1 am angeschlossenen Körper 20 wird durch den Durchlaß 15 ein Zuganker beispielsweise eine Schraube 16 durchgeführt, die einerseits mit ihrem Kopf 17 auf der Stirnseite der aus den Kragen 7 bzw. 7' gebildeten Hülse aufliegt und andererseits im Körper 20 verankert ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel enden die Stirnseiten der Kragen 7' und 7 der obersten Wärmetauscherplatte 2' bzw. der daran angrenzenden Wärmetauscherplatte 2 gemeinsam und bilden dabei eine als Widerlager dienende Auflage 18, auf der der Schraubenkopf 17 über eine Unterlegscheibe 19 aufliegt und dessen Zugkraft in den Plattenwärmetauscher 1 einleitet . In gleicher Weise wie die im Ausführungsbeispiel dargestellte Schraube 16 kann ein vom Körper 20 ausgehender Steckbolzen oder eine Gewindestange als Zuganker dienen, wobei der Plattenwärmetauscher 1 dementsprechend mit Schraubenmuttern am Körper 20 festgelegt wird.
Entsprechend Fig. 2 ist der Plattenwarmetauscher 1 auf der linken Seite beispielhaft am Körper 20 befestigt. In der ebenen Anschlußfläche 22 des Körpers 20 ist eine Zulaufleitung 23 vorgesehen, die mit dem Zulauf des zweiten Fluidkreislaufes des Plattenwärmetauschers 1 kommuniziert, dem die Durchlaßkanäle 14, die Öffnungen 5 und die zugehörigen Zwischenräume zugeordnet sind. Koaxial zur Zufuhrleitung 23 ist eine Ringnut 24 in der Anschlußfläche 22 des Körpers 20 ausgenommen, in die ein Dichtring 21 eingesetzt ist, um den Körper 20 gegenüber dem zweiten Fluidkreislauf des Plattenwärmetauschers 1 abzudichten. In ähnlicher Weise können weitere Dichtringe in der Anschlußfläche 22 des Körpers 20 vorgesehen sein, um die offenen Enden der Durchlaßkanäle 14' des ersten Fluidkreislaufs gegenüber dem Körper 20 abzudichten.
Die durch den Durchlaß 15 eingeführte, den Plattenwarmetauscher 1 durchdringende Schraube 16 ist im Körper 20 in eine Gewindebohrung 25 eingeschraubt. Vorzugsweise werden zur Verankerung des Plattenwärmetauschers 1 am Körper 20 vier, jeweils im Bereich einer Ecke des Plattenwarmetauschers 1 angeordnete Zuganker 16 verwendet, um eine möglichst gleichmäßige Verteilung der Befestigungskräfte zu erreichen. Selbst beim Auftreten hoher Drücke kann der Plattenwärmetauscher 1 nicht vom angeschlossenen Körper 20 abheben, da die Zuganker 16 aufgrund ihrer hohen Zugfestigkeit auftretenden Volumenausdehnungen des Plattenwärmetauschers 1 von der dem Körper 20 abgewandten Oberseite des Plattenwarmetauschers 1 entgegenwirken. Eine Volumenausdehnung des Plattenwärmetauschers 1 hat demnach eine erhöhte Andruckkraft des Plattenwärmetauschers 1 gegen den Körper 20 und somit auch eine Zunahme der Dichtwirkung bei den Axialdichtungen 21 zur Folge.
Statt die Durchlässe 15, wie im Ausführungsbeispiel, innerhalb der üblicherweise rechteckigen Kontur der Wärmetauscherplatten 2 bzw. 2' anzuordnen, können auch spezielle Ausbuchtungen oder Augen außen an den Wärmetauscherplatten 2 bzw. 2' vorgesehen sein, in denen sich die Öffnungen 6 mit ihren Kragen 7 bzw. 7' zur Ausbildung der Durchlässe 15 befinden. Auf diese Weise werden zwar auch die Wärmetauscherplatten 2 bzw. 2' von den Zugankern 16 durchdrungen, jedoch ohne dabei den inneren Aufbau des Plattenwarmetauschers 1 und die Durchströmungskreisläufe zu beeinflussen.

Claims

Patentansprüche
1. Plattenwärmetauscher, insbesondere Öl/Kühlmittel-Kühler für Verbrennungskraftmaschinen, mit
- mehreren aufeinander gestapelten wannenförmigen Wärmetauscherplatten, die einen umlaufenden Kragen aufweisen,
- einer Anschlußplatte, die Anschlußstutzen für die Zu- und Abfuhr eines ersten Fluides aufweist,
- Anschlußöffnungen für die Zu- und Abfuhr eines zweiten Fluids und
- Befestigungselementen, die zur Befestigung des Plattenwarmetauschers an einem anderen Körper mit Befestigungsmitteln zusammenwirken, wobei der umlaufende Kragen einer Wärmetauscherplatte am umlaufenden Kragen der benachbarten Wärmetauscherplatte oder am Rand der Anschlußplatte anliegt und mit diesem fügetechnisch dicht verbunden, insbesondere verlötet ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
- die Befestigungselemente umfassen wenigstens einen Durchlaß (15), der aus zueinander fluchtenden Öffnungen (6,27) in den Wärmetauscherplatten (2,2') und in der Anschlußplatte (26) gebildet ist,
- durch den Durchlaß (15) ist ein als Zuganker (16) ausgebildetes Befestigungsmittel durchführbar, wobei zur Befe- stigung des Plattenwärmetauschers (1) der Zuganker (16) einenends im Bereich des Durchlasses (15) an der Anschlußplatte (26) und/oder an der daran angrenzenden Wärmetauscherplatte (2') außen aufliegt und anderenends im Körper (20) verankert ist, und - jede Wärmetauscherplatte (2, 2') ist im Bereich der fluchtenden Öffnungen (6,27) gegenüber der benachbarten Wärmetauscherplatte (2, 2') oder gegenüber der angrenzenden Anschlußplatte (26) abgedichtet.
2. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die fluchtenden Öffnungen (6) der Wärmetauscherplatten (2, 2') jeweils mit einem umlaufenden Kragen (7, 7') versehen sind, wobei der umlaufende Kragen (7, 7') einer Öffnung (6) einer Wärmetauscherplatte (2, 2') am umlaufenden Kragen (7, 7') der angrenzenden Öffnung (6) der benachbarten Wärmetauscherplatte (2,2') oder am Rand der angrenzenden Öffnung (26) in der Anschlußplatte (26) anliegt und mit diesem fügetechnisch dicht verbunden, insbesondere verlötet ist.
3. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kragen (7, 7') jeder Öffnung (6) und der umlaufenden Kragen (4, 4') der Wärmetauscherplatte (2, 2') betragsmäßig den gleichen Neigungswinkel gegenüber der Ebene der Wärmetauscherplatte (2, 2 ' ) aufweisen.
4. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß beim Befestigen des Plattenwärmetauschers (1) am Körper (20) die Kragen (7, 7') der Öffnungen (6) so an den Wärme- tauscherplatten (2, 2') angeordnet sind, daß sie vom Körper (20) weggerichtet verlaufen.
5. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die freie Stirnseite des Kragens (7') der jeweiligen Öffnung (6) einer an die Anschlußplatte (26) angrenzenden Wärmetauscherplatte (2') ein Widerlager (18) für den Zuganker (16) bildet.
6. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die freie Stirnseite des Kragens (7') der jeweiligen Öffnung (6) einer an die Anschlußplatte (26) angrenzenden Wärmetauscherplatte (2') gemeinsam mit der freien Stirnseite des Kragens (7) der Öffnungen (6) der benachbarten Wärmetauscherplatte (2) endet, wobei diese aneinandergrenzenden freien Stirnseiten zusammen ein Widerlager (18) für den Zuganker (16) bilden.
7. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet. daß der Kragen (7, 7') jeder Öffnung (6) und der umlaufende Kragen (4, 4') der Wärmetauscherplatte (2, 2') von der gleichen Seite der Wärmetauscherplatte (2, 2') ausgehend abstehen.
8. Plattenwarmetauscher nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Befestigen des Plattenwärmetauschers (1) an dem entsprechenden Körper (20) durch einen Durchlaß (15) durchgeführte Zuganker als Schraube (16) ausgebildet ist.
9. Plattenwärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Befestigen des Plattenwärmetauschers (1) an den Körper (20) angrenzende Wärmetauscherplatte (2) wenigstens im Bereich der Anschlußöffnungen (5) für die Zu- und Abfuhr des zweiten Fluides auf ihrer Außenseite eben ausgebildet ist .
10. Plattenwärmetauscher mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 , gekennzeichnet durch folgende Merkmale: zueinander fluchtende Durchlaßöffnungen (5,5') in den Wärmetauscherplatten (2,2') bilden als Befestigungselement dienende Durchlaßkanäle (14,14') für das erste und zweite Fluid und durch wenigstens einen dieser Durchlaßkanäle (14,14') ist ein als Zuganker ausgebildetes Befestigungsmittel durchführbar, wobei zur Befestigung des Plattenwärmetauschers (1) der Zuganker an einem axialen Ende im Randbereich einer fluchtend zum jeweiligen Durchlaßkanal (14,14') in der Anschlußplatte (26) angeordneten Öffnung an der Anschlußplatte (26) außen abgedichtet aufliegt und am anderen axialen Ende im Körper (20) verankert ist.
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