EP0992756A2 - Wärmetauscher, insbesondere für Gase und Flüssigkeiten - Google Patents

Wärmetauscher, insbesondere für Gase und Flüssigkeiten Download PDF

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EP0992756A2
EP0992756A2 EP99119392A EP99119392A EP0992756A2 EP 0992756 A2 EP0992756 A2 EP 0992756A2 EP 99119392 A EP99119392 A EP 99119392A EP 99119392 A EP99119392 A EP 99119392A EP 0992756 A2 EP0992756 A2 EP 0992756A2
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EP
European Patent Office
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heat exchanger
flow channels
plates
exchanger plates
collection
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EP99119392A
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EP0992756B1 (de
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Roland Dipl.-Ing. Strähle
Viktor Dipl.-Ing. Brost
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Modine Manufacturing Co
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Modine Manufacturing Co
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Publication date
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Publication of EP0992756A3 publication Critical patent/EP0992756A3/de
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    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
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    • F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
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    • F28F3/042—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element in the form of local deformations of the element
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    • 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
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    • F28F2250/10—Particular pattern of flow of the heat exchange media
    • F28F2250/104—Particular pattern of flow of the heat exchange media with parallel flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0219—Arrangements for sealing end plates into casing or header box; Header box sub-elements
    • F28F9/0221—Header boxes or end plates formed by stacked elements

Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger, in particular for the heat exchange between a gas and a liquid, for example charge air or exhaust gas heat exchangers cooled with water, comprising a stack of shell-shaped heat exchanger plates which are joined in mirror image and are connected to one another at the edge flange and around their openings lying on a line that they include collection and distribution spaces for one of the agents and its flow channels, and with collection rooms in which the flow channels for the other agent open.
  • This heat exchanger provided as an exhaust gas heat exchanger, is known from EP 677 715 A1.
  • Bowl-shaped heat exchanger plates are provided in this document when the exhaust gas is cooled with cooling air.
  • the flow channels for the exhaust gas formed by the shell-shaped heat exchanger plates are arranged at a distance, and at these distances there are fins through which the cooling air flows freely.
  • the cooling is provided with a liquid, for example with cooling water
  • the flow channels for both media are formed by means of plates which have rods or spacers between them to form the flow channels and which are also enclosed by a housing which covers the outer wall of the Forms cooling water channels.
  • This design can be considered complex because the number of individual parts is very high.
  • the object of the invention is to build up the heat exchanger described in the preamble of claim 1 for cooling the gas with a liquid in a simple manner with shell-shaped heat exchanger plates and to dispense with the outer housing.
  • the stack of bowl-shaped heat exchanger plates includes separate flow channels for both means in itself, that the heat exchanger plates have a circumferential shape, which comprise the inlet and the outlet opening for the one means that the circumferential shape of the one heat exchanger plate with the Expression of the next heat exchanger plate is connected and separates both parallel flow channels arranged within the area enclosed by the circumferential expression from one another and towards the outside, and that the flow channels for the other agent lead into at least one collecting space outside of the peripheral expression. Because the circumferential configuration also seals off both types of flow channels from the outside, the heat exchanger according to the invention can be designed without an outer housing and is therefore easier to manufacture and use less material.
  • the circumferential shape is incorporated into the embossing or deep-drawing tool and does not require any additional work in the plate production.
  • the circumferential shape has a suitable cross-sectional shape. It is preferably approximately U-shaped and has sections which run near the edge of the heat exchanger plates and further sections which cross the heat exchanger plates. Because the base section of the U-shaped configuration comes into contact with the same base section of the next heat exchanger plate when the heat exchanger plates are stacked, horizontal connecting surfaces, that is to say parallel to the plane of the heat exchanger plates, are formed between the individual plates, which enable an excellent soldered connection. The crossing point ends one of the flow channels.
  • the other flow channels go beyond this crossing point and preferably open at both opposite ends in the collecting spaces assigned to them.
  • a collection box arranged at one end, with a partition, inlet and outlet and a deflection box arranged at the other end.
  • the collecting spaces can have a tube sheet which has openings adapted to the cross section of the flow channels, or the flow channels can be widened at the ends and connected to the longitudinal walls, as a result of which the known design can be implemented without the use of tube sheets.
  • the collecting and the distribution space are preferably formed by pot-like depressions around the openings in the stacked heat exchanger plates, as is known per se.
  • sleeves that can be used instead of the pot-like depressions are also within the scope of the present invention.
  • the flow channels for the liquid coolant preferably have support knobs which are connected to the same knobs of the adjacent plate. However, these knobs can also be replaced by inner inserts. Internal inserts are preferably arranged in the flow channels for the gas. The shape of the inserts depends on the respective application.
  • exhaust gas is to be cooled, the decision will be made to use it indoors, where as little deposits as possible can form, i.e. which have smooth surfaces.
  • internal inserts can be provided, which ensure more turbulence and even better heat exchange.
  • the inner inserts have been completely omitted in another inventive embodiment.
  • the heat exchanger plates were equipped with alternately arranged first and second beads.
  • the second beads can have interruptions, so that only in one row support knobs remain.
  • An inventive embodiment also has cover plates, which ensure very flexible connection positions of the connecting pieces, because the connecting pieces can be located at any point on the connecting plates.
  • the exhaust gas heat exchanger consists of a suitable stainless steel. All connections between the individual parts of the exhaust gas heat exchanger are preferably made by soldering.
  • FIG. 1 which shows a top view without a cover plate 22, the collecting space 4 and the distribution space 4 are arranged on opposite sides 12 of the exhaust gas heat exchanger in projecting areas 13. For this reason, two types of heat exchanger plates 1 are required to form the flow channels 5 and 7.
  • the flow channels 5 are provided for water W and the flow channels 7 for exhaust gas G.
  • the heat exchanger plates 1 are connected in pairs at their peripheral edges 2.
  • peripheral features 8 which has been shown as a thick line in the plan view and which comprises an area of the exhaust gas heat exchanger which is smaller than the total area of the heat exchanger plates 1 or smaller than the area enclosed by the edge 10 .
  • the area enclosed by the peripheral configuration 8 includes the inlet openings 3 and the outlet openings 3 for the cooling water and consists of sections 9 running in the vicinity of the edge 10 and sections 11 which cross the heat exchanger plates 1. This crossing can run at any angle to the longitudinal axis of the heat exchanger plates 1 and is arranged perpendicular to the longitudinal axis in FIG. 1.
  • the circumferential shape 8 is embossed in a U-shape in the heat exchanger plates 1, as the sketchy FIGS. 1a and 1b show.
  • 1b also shows that the flow channels 5 for the cooling water W end at the circumferential configuration 8, but they continue to flow channels 7 for the exhaust gas G into the collecting space 6 or into the tube sheet 15.
  • the sketch 1c shows the cross section of the flow channels 7 in this area. Inside the flow channels 7 there are inner inserts 17 which extend over the entire length of the flow channels 7, even if they have not been shown in FIG. 1a. Where the circumferential features 8 of two heat exchanger plates 1 are connected to one another, both the flow channel 5 is sealed off from the flow channel 7, and both channels 5 and 7 to the outside, so that no outer housing has to enclose the stack of heat exchanger plates 1. 1c shows that the flow channels 7 each have two longitudinal walls 16.
  • the tube sheet 15 has individual openings which correspond to the cross section of the flow channels 7 in order to be able to accommodate them.
  • the ends of the flow channels 7 are widened, so that the longitudinal walls 16 of the adjacent channels 7 can be connected to one another, as a result of which the tube sheet 15 can be omitted because an opening is present directly in the collecting space 6 which can accommodate all of the flow channels 7 .
  • Studs 20 have been drawn in on the uppermost heat exchanger plate of FIG. 1. These knobs 20 can also be found in FIG. 3, which shows the section C - C from FIG. 1, with the difference that the cover plate 22, which delimits a space 24 to the first heat exchanger plate 1, has been drawn in the section C - C .
  • the knobs 20 extend into the flow channel 5, in which water W flows.
  • the knobs 16 of the one heat exchanger plate 1 are connected to the knobs 16 of the next heat exchanger plate 1.
  • 3 also shows the design of the collecting or distribution rooms 4. Pot-like depressions 14 are formed around the openings 3 in the heat exchanger plates 1 and, lying on a vertical line, form the collecting and distribution space 4, which is in connection with the flow channels 5, so that the water W can flow in accordance with the flow arrows shown .
  • the formation of the edges 2 with the circumferential shape 8 in the area of the collecting and distribution spaces 4 can also be seen in FIG. 3.
  • the cover plate 22 makes it possible to freely select the position of the connecting pieces 19 for the water W, and that at any point on the entire plate 22.
  • FIG. 4 shows a view from the direction of a collecting space 6 for the exhaust gas G.
  • a part of the tube sheet 15 can be seen, in which the flow channels 7 with inner inserts 17 open.
  • the connection to the exhaust pipe, not shown, can be made here by means of a clamping ring 21.
  • the exhaust gas heat exchanger is fastened, for example in a vehicle, by suitable brackets 23
  • the side view of the exhaust gas heat exchanger shown in FIG. 2 shows another embodiment in which the inlet and outlet connections 19 for the water W have been arranged on a common side 12 of the exhaust gas heat exchanger, in the drawing on the rear side, not shown. This has the advantage that all heat exchanger plates 1 can be designed the same. From this side view, the area B emerges, which is determined by the peripheral shape 8.
  • FIGS. 5 and 7 show two other embodiments in which inner inserts 17 have been completely dispensed with. As a result, the number of individual parts is lower, with the result that the manufacturing process can be made simpler.
  • the top views in FIGS. 5 and 7 were each drawn without a cover plate 22.
  • the heat exchanger plates 1 are provided with an undulating wall, which have been realized by alternating longitudinal beads 25 and 26.
  • the embodiment shown in FIGS. 5 and 6 differs from the embodiment of FIGS. 7 to 9 in that the first-mentioned embodiment has no continuous first beads 25.
  • FIGS. 5 and 6 show no projecting areas 13 of the heat exchanger plates 1.
  • the collecting and distribution spaces 4 are arranged within the rectangular basic shape of the heat exchanger plates 1. 7 to 9 projecting areas 13 are provided, in which the collection and distribution spaces 4 are located.
  • the last two embodiments described allow an even more compact design of the exhaust gas heat exchanger.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere für den Wärmeaustausch zwischen Gasen und Flüssigkeiten, beispielsweise mit Wasser gekühlte Ladeluft - oder Abgaswärmetauscher, umfassend einen Stapel aus schalenförmigen Wärmetauscherplatten (1), die spiegelbildlich zusammengefügt und am Randflansch (2) und um ihren auf einer Linie liegenden Öffnungen (3) so verbunden sind, daß sie Sammel-und Verteilerräume (4) für eines der Mittel und dessen horizontale Strömungskanäle (5) in sich einschließen, sowie mit Sammelräumen (6), in denen die Strömungskanäle (7) für das andere Mittel münden. Solche Wärmetauscher sind einfacher herstellbar, wenn erfindungsgemäß der Stapel schalenförmiger Wärmetauscherplatten (1) getrennte Strömungskanäle (7) für das zweite Mittel in sich einschließt, die Wärmetauscherplatten (1) eine umlaufende Ausprägung (8) aufweisen, die wenigstens eine Einlaß-und eine Auslaßöffnung (3) für das eine Mittel umfassen, die umlaufende Ausprägung (8) der einen Wärmetauscherplatte (1) mit der Ausprägung (8) der nächsten Wärmetauscherplatte (1) verbunden ist und beide innerhalb des von der umlaufenden Ausprägung (8) eingeschlossenen Bereiches (B) angeordneten parallelen Strömungskanäle (5; 7) voneinander und nach außen hin trennt und wenn die Strömungskanäle (7) für das zweite Mittel außerhalb der umlaufenden Ausprägung (8) in wenigstens einen Sammelraum (6) münden. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere für den Wärmeaustausch zwischen einem Gas und einer Flüssigkeit, beispielsweise mit Wasser gekühlte Ladeluft - oder Abgaswärmetauscher, umfassend einen Stapel aus schalenförmigen Wärmetauscherplatten, die spiegelbildlich zusammengefügt und am Randflansch und um ihren auf einer Linie liegenden Öffnungen so verbunden sind, daß sie Sammel-und Verteilerräume für eines der Mittel und dessen Strömungskanäle in sich einschließen sowie mit Sammelräumen, in denen die Strömungskanäle für das andere Mittel münden.
Dieser Wärmetauscher, vorgesehen als Abgaswärmetauscher, ist aus EP 677 715 A1 bekannt. Schalenförmige Wärmetauscherplatten werden in diesem Dokument dann vorgesehen, wenn das Abgas mit Kühlluft gekühlt wird. In diesem Fall sind die durch die schalenförmigen Wärmetauscherplatten gebildeten Strömungskanäle für das Abgas auf Abstand angeordnet und in diesen Abständen befinden sich Lamellen die von der Kühlluft frei durchströmt werden.
Ist hingegen die Kühlung mit einer Flüssigkeit, beispielsweise mit Kühlwasser, vorgesehen, dann werden die Strömungskanäle für beide Medien mittels Platten gebildet, die zwischen sich Stäbe oder Distanzstücke zur Bildung der Strömungskanäle aufweisen und die ferner von einem Gehäuse eingeschlossen sind, das die äußere Wandung der Kühlwasserkanäle bildet. Diese Bauweise kann als aufwendig angesehen werden, weil die Zahl der Einzelteile sehr hoch ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Wärmetauscher zur Kühlung des Gases mit einer Flüssigkeit auf einfache Art und Weise mit schalenförmigen Wärmetauscherplatten aufzubauen und dabei auf das äußere Gehäuse zu verzichten.
Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß durch die Merkmale in den Patentansprüchen gelöst.
Nach Anspruch 1 ist vorgesehen, daß der Stapel schalenförmiger Wärmetauscherplatten getrennte Strömungskanäle für beide Mittel in sich einschließt, daß die Wärmetauscherplatten eine umlaufende Ausprägung aufweisen, die die Einlaß-und die Auslaßöffnung für das eine Mittel umfassen, daß die umlaufende Ausprägung der einen Wärmetauscherplatte mit der Ausprägung der nächsten Wärmetauscherplatte verbunden ist und beide innerhalb des von der umlaufenden Ausprägung eingeschlossenen Bereiches angeordneten parallelen Strömungskanäle voneinander und nach außen hin trennt und daß die Strömungskanäle für das andere Mittel außerhalb der umlaufenden Ausprägung in wenigstens einen Sammelraum münden.
Weil die umlaufende Ausprägung beide Arten Strömungskanäle auch nach außen hin abschottet, kann der erfindungsgemäße Wärmetauscher ohne äußeres Gehäuse ausgeführt werden und ist deshalb mit weniger Materialeinsatz bzw. leichter herstellbar. Im Vergleich mit Wärmetauschern, die in Stab-Platten-Bauweise aufgebaut sind, sind wesentlich weniger Einzelteile vorhanden, wodurch der Fertigungsprozeß vereinfacht wird. Die umlaufende Ausprägung wird in das Präge- oder Tiefziehwerkzeug eingearbeitet und erfordert keinen zusätzlichen Arbeitsgang bei der Plattenherstellung.
Die umlaufende Ausprägung weist eine geeignete Querschnittsform auf. Vorzugsweise ist sie etwa u-förmig ausgebildet und besitzt Abschnitte, die in der Nähe des Randes der Wärmetauscherplatten verlaufen und weitere Abschnitte, die die Wärmetauscherplatten kreuzen. Weil der Basisabschnitt der u-förmigen Ausprägung beim Stapeln der Wärmetauscherplatten mit demselben Basisabschnitt der nächsten Wärmetauscherplatte zur Anlage kommt, werden jeweils horizontale, d. h. parallel zu der Ebene der Wärmetauscherplatten verlaufende Verbindungsflächen zwischen den einzelnen Platten gebildet, die eine exzellente Lötverbindung ermöglichen.
Die Kreuzungsstelle beendet die einen Strömungskanäle. Die anderen Strömungs kanäle gehen jedoch über diese Kreuzungsstelle hinaus und münden vorzugsweise an beiden gegenüberliegenden Enden in den ihnen zugeordneten Sammelräumen. Selbstverständlich gibt es Ausführungsformen mit nur an einem Ende angeordneten Sammelkasten, mit Trennwand, Einlaß und Auslaß und am anderen Ende angeordneten Umlenkkasten.
Die Sammelräume können einen Rohrboden aufweisen, der dem Querschnitt der Strömungskanäle angepaßte Öffnungen aufweist, oder die Strömungskanäle können an den Enden aufgeweitet und an den Längswänden verbunden sein, wodurch die an sich bekannte Ausführung ohne Verwendung von Rohrböden realisiert werden kann.
In Abhängigkeit von der Lage der Anschlüsse können sowohl baugleiche Wärmetauscherplatten Anwendung finden, was sehr vorteilhaft ist, es kann aber auch erforderlich sein, den Stapel mit zwei verschiedenen Sätzen von Wärmetauscherplatten zu bilden.
Der Sammel-und der Verteilerraum werden vorzugsweise durch topfartige Vertiefungen um die Öffnungen herum in den aufeinandergestapelten Wärmetauscherplatten ausgebildet, wie das an und für sich bekannt ist. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegen jedoch auch Hülsen, die anstelle der topfartigen Vertiefungen eingesetzt werden können.
Vorzugsweise besitzen die Strömungskanäle für das flüssige Kühlmittel Abstütznoppen, die mit ebensolchen Noppen der benachbarten Platte verbunden sind.
Diese Noppen kann man jedoch ebenfalls durch Inneneinsätze ersetzen. Inneneinsätze sind vorzugsweise in den Strömungskanälen für das Gas angeordnet.
Die Form der Inneneinsätze ist abhängig von dem jeweiligen Einsatzfall. Soll Abgas gekühlt werden, wird man sich für Inneneinsätze entscheiden, an denen sich möglichst wenig Ablagerungen bilden können, die also glatte Oberflächen haben.
Bei Ladeluft können Inneneinsätze vorgesehen werden, die für mehr Turbulenz und noch besseren Wärmesustausch sorgen.
Die Inneneinsätze sind bei einer anderen erfinderischen Ausführungsform vollständig weggelassen worden. Dafür wurden die Wärmetauscherplatten mit alternierend angeordneten ersten und zweiten Sicken ausgestattet. Die zweiten Sicken können Unterbrechungen aufweisen, so daß lediglich in einer Reihe liegende Abstütznoppen übrigbleiben.
Eine erfinderische Ausführungsform besitzt ferner Abdeckplatten, die für sehr flexible Anschlußlagen der Stutzen sorgen, weil sich die Stutzen an beliebigen Stellen der Anschlußplatten befinden können.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele erläutert, wozu auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird.
Fig. 1
Draufsicht auf einen Abgaswärmetauscher
Fig. 1a
Schnitt am Längsrand in Fig. 1
Fig. 1b
Schnitt im Kreuzungsbereich in Fig. 1
Fig. 1c
Schnitt durch die Abgaskanäle in Fig. 1
Fig. 2
Seitenansicht eines Abgaswärmetauschers
Fig. 3
Schnitt C-C in Fig. 1
Fig. 4
Vorderansicht von Fig. 1
Fig. 5
Draufsicht einer anderen Ausführungsform
Fig. 6
Schnitt A - A in Fig. 5
Fig. 7
Draufsicht einer dritten Ausführungsform
Fig. 8
Schnitt A-A in Fig. 7
Fig. 9
Schnitt B-B in Fig. 7
Der Abgaswärmetauscher besteht aus einem geeigneten Edelstahl. Sämtliche Verbindungen zwischen den Einzelteilen des Abgaswärmetauschers werden vorzugsweise durch Löten hergestellt.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, die eine Draufsicht ohne Abdeckplatte 22 zeigt, sind der Sammelraum 4 und der Verteilerraum 4 an gegenüberliegenden Seiten 12 des Abgaswärmetauschers in überkragenden Bereichen 13 angeordnet.
Aus diesem Grund sind hier zwei Arten Wärmetauscherplatten 1 erforderlich, um die Strömungskanäle 5 und 7 zu bilden. Die Strömungskanäle 5 sind für Wasser W vorgesehen und die Strömungskanäle 7 für Abgas G. Die Wärmetauscherplatten 1 sind paarweise an ihren umlaufenden Rändern 2 verbunden. Außerdem sind sie an ihren umlaufenden Ausprägungen 8 verbunden, die in der Draufsicht als eine dicke Linie dargestellt worden ist und die einen Bereich des Abgaswärmetauschers umfaßt, der kleiner ist, als die Gesamtfläche der Wärmetauscherplatten 1 bzw. kleiner als der von dem Rand 10 eingeschlossene Bereich. Der von der umlaufenden Ausprägung 8 umschlossene Bereich schließt die Einlaßöffnungen 3 und die Auslaßöffnungen 3 für das Kühlwasser ein und besteht aus in der Nähe des Randes 10 verlaufenden Abschnitten 9 und aus Abschnitten 11, die die Wärmetauscherplatten 1 kreuzen. Diese Kreuzung kann in einem beliebigen Winkel zur Längsachse der Wärmetauscherplatten 1 verlaufen und ist in Fig. 1 senkrecht zur Längsachse angeordnet. Die umlaufende Ausprägung 8 ist hier u-förmig in die Wärmetauscherplatten 1 eingeprägt, wie die skizzenhaften Fig. 1a und 1b zeigen. Die Fig. 1b zeigt ferner, daß die Strömungskanäle 5 für das Kühlwasser W an der umlaufenden Ausprägung 8 enden, jedoch sie Strömungskanäle 7 für das Abgas G bis in den Sammelraum 6 bzw. in den Rohrboden 15 weitergeführt sind. Die Skizze 1c zeigt den Querschnitt der Strömungskanäle 7 in diesem Bereich. In den Strömungskanälen 7 befinden sich Inneneinsätze 17, die sich über die Gesamtlänge der Strömungskanäle 7 erstrecken, auch wenn sie in Fig. 1a nicht eingezeichnet worden sind. Dort wo die umlaufenden Ausprägungen 8 zweier Wärmetauscherplatten 1 miteinander verbunden sind, ist sowohl der Strömungskanal 5 vom Strömungskanal 7 abgeschottet, als auch beide Kanäle 5 und 7 nach außen hin, so daß kein äußeres Gehäuse den Stapel der Wärmetauscherplatten 1 umschließen muß. Die Fig. 1c zeigt, daß die Strömungskanäle 7 je zwei Längswände 16 aufweisen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel hat der Rohrboden 15 einzelne Öffnungen, die dem Querschnitt der Strömungskanäle 7 entsprechen, um dieselben aufnehmen zu können. In einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Enden der Strömungskanäle 7 aufgeweitet, so daß die Längswände 16 der benachbarten Kanäle 7 miteinander verbunden werden können, wodurch der Rohrboden 15 entfallen kann, weil direkt im Sammelraum 6 eine Öffnung vorhanden ist, die sämtliche Strömungskanäle 7 aufnehmen kann.
Auf der obersten Wärmetauscherplatte der Fig. 1 sind Noppen 20 eingezeichnet worden. Diese Noppen 20 sind auch in Fig. 3 zu finden, die den Schnitt C - C aus Fig. 1 zeigt, mit dem Unterschied, daß im Schnitt C - C die Abdeckplatte 22 eingezeichnet wurde, die einen Raum 24 zur ersten Wärmetauscherplatte 1 hin eingrenzt. Die Noppen 20 erstrecken sich in den Strömungskanal 5, in dem Wasser W strömt. Die Noppen 16 der einen Wärmetauscherplatte 1 sind mit den Noppen 16 der nächsten Wärmetauscherplatte 1 verbunden. Aus der Fig. 3 geht außerdem die Ausbildung der Sammel-oder Verteilerräume 4 hervor. Um die Öffnungen 3 herum sind in den Wärmetauscherplatten 1 topfartige Vertiefungen 14 angeformt, die auf einer vertikalen Linie liegend den Sammel-und den Verteilerraum 4 ausbilden, der in Verbindung mit den Strömungskanälen 5 ist, so daß das Wasser W gemäß den eingezeichneten Strömungspfeilen fließen kann. Die Ausbildung der Ränder 2 mit der umlaufenden Ausprägung 8 im Bereich der Sammel-und Verteilerräume 4 kann ebenfalls aus Fig. 3 entnommen werden. Die Abdeckplatte 22 ermöglicht es, die Lage der Anschlußstutzen 19 für das Wasser W frei wählen zu können und zwar an einer beliebigen Stelle an der gesamten Platte 22.
Die Fig. 4 zeigt eine Ansicht aus Richtung des einen Sammelraumes 6 für das Abgas G. Zu erkennen ist ein Teil des Rohrbodens 15, in dem die Strömungskanäle 7 mit Inneneinsätzen 17 münden. Der Anschluß an die nicht gezeigte Abgasleitung kann hier mittels eines Spannringes 21 vorgenommen werden. Die Befestigung des Abgaswärmetauschers, beispielsweise in einem Fahrzeug, erfolgt durch geeignete Halterungen 23
Die in der Fig. 2 dargestellte Seitenansicht des Abgaswärmetauschers zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel, bei dem die Ein-und Auslaßstutzen 19 für das Wasser W an einer gemeinsamen Seite 12 des Abgaswärmetauschers angeordnet worden sind, in der Zeichnung an der nicht gezeigten Rückseite. Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß alle Wärmetauscherplatten 1 gleich gestaltet sein können. Aus dieser Seitenansicht geht der Bereich B hervor, der von der umlaufenden Ausprägung 8 bestimmt wird. Innerhalb dieses Bereiches B laufen die Strömungskanäle 5 und 7 parallel. Außerhalb dieses Bereiches münden die Strömungskanäle 7 in den Sammelräumen 6. Die Strömungskanäle 5 enden dort, wo die umlaufende Ausprägung 8 die Wärmetauscherplatten 1 kreuzt.
Die Fig. 5 bis 9 zeigen zwei andere Ausführungsformen bei denen auf Inneneinsätze 17 vollständig verzichtet worden ist. Dadurch ist die Zahl der Einzelteile geringer, mit der Folge, daß der Herstellungsprozeß einfacher gestaltet werden kann. Die Draufsichten in den Fig. 5 und 7 wurden jeweils ohne Abdeckplatte 22 gezeichnet. Die Wärmetauscherplatten 1 sind mit einer wellenförmigen Wandung versehen, die durch alternierende Längssicken 25 und 26 realisiert worden sind.
Die in den Fig. 5 und 6 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform der Fig. 7 bis 9 dadurch, daß die erstgenannte Ausführungsform keine durchgehenden ersten Sicken 25 aufweist. Diese Sicken 25 sind durch in einer Reihe angeordnete Abstütznoppen 20 ersetzt worden. Dadurch ist der Strömungswiderstand für das Kühlwasser W in den Kanälen 5 reduziert worden.
In Fig. 5 ist durch Strömungspfeile deutlich gemacht worden, daß das Wasser leichter ein-und ausströmen kann, wie ein Vergleich mit der Fig. 7 zeigt. Ein weiterer Unterschied zwischen diesen beiden Ausführungsformen besteht in der Anordnung der Sammel-und Verteilerräume 4. Die Fig. 5 und 6 zeigen keine auskragenden Bereiche 13 der Wärmetauscherplatten 1. Die Sammel-und Verteilerräume 4 sind innerhalb der rechteckigen Grundform der Wärmetauscherplatten 1 angeordnet. In den Fig. 7 bis 9 sind auskragende Bereiche 13 vorgesehen, in denen sich die Sammel-und Verteilerräume 4 befinden. Die zuletzt beschriebenen beiden Ausführungsformen erlauben eine noch kompaktere Bauweise des Abgaswärmetauschers.
Bezugszeichenliste
1
Wärmetauscherplatten
2
Randflansch
3
Öffnungen in Platten
4
Sammelräume und Verteilerräume
5
Strömungskanäle für Wasser
6
Sammelräume für Abgas
7
Strömungskanäle für Abgas
8
umlaufende Ausprägung
9
Abschnitt der umlaufenmden Ausprägung
10
Rand
11
anderer Abschnitt von 8
12
eine Seite des Wärmetauschers
13
auskragender Bereich
14
topfartige Vertiefung
15
Rohrböden
16
Längswände
17
Inneneinsätze
18
19
Anschlußstutzen
20
Noppen
21
Spannring
22
Abdeckplatte
23
Halterung
24
Raum
25
1. Sicken
26
2. Sicken
B
Bereich
G
Abgas
W
Wasser

Claims (14)

  1. Wärmetauscher, insbesondere für den Wärmeaustausch zwischen einem Gas und einer Flüssigkeit, beispielsweise mit Wasser gekühlte Ladeluft - oder Abgaswärmetauscher, umfassend einen Stapel aus schalenförmigen Wärmetauscherplatten (1), die spiegelbildlich zusammengefügt und am Randflansch (2) und um ihren auf einer Linie liegenden Öffnungen (3) so verbunden sind, daß sie Sammel-und Verteilerräume (4) für eines der Mittel und dessen horizontale Strömungskanäle (5) in sich einschließen, sowie mit Sammelräumen (6), in denen die Strömungskanäle (7) für das andere Mittel münden,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    der Stapel schalenförmiger Wärmetauscherplatten (1) getrennte Strömungskanäle (7) für das zweite Mittel in sich einschließt,
    daß die Wärmetauscherplatten (1) eine umlaufende Ausprägung (8) aufweisen, die wenigstens eine Einlaß-und eine Auslaßöffnung (3) für das eine Mittel umfassen,
    daß die umlaufende Ausprägung (8) der einen Wärmetauscherplatte (1) mit der Ausprägung (8) der nächsten Wärmetauscherplatte (1) verbunden ist und beide innerhalb des von der umlaufenden Ausprägung (8) eingeschlossenen Bereiches (B) angeordneten parallelen Strömungskanäle (5; 7) voneinander und nach außen hin trennt
    und daß die Strömungskanäle (7) für das zweite Mittel außerhalb der umlaufenden Ausprägung (8) in wenigstens einen Sammelraum (6) münden.
  2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die umlaufende Ausprägung (8) eine geeignete Querschnittsform aufweist, vorzugsweise etwa u-förmig ausgebildet ist und Abschnitte (9) besitzt, die in der Nähe des Randes (10) der Wärmetauscherplatten (1) verlaufen und weitere Abschnitte (11), die die Wärmetauscherplatten (1) kreuzen.
  3. Wärmetauscher nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß samtliche Warmetauscherplatten (1) gleich sind und der Sammel-und der Verteilerraum (4) für das eine Mittel an der gleichen Seite (12) des Wärmetauschers angeordnet sind.
  4. Wärmetauscher nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Arten Wärmetauscherplatten (1) vorgesehen sind und der Sammelraum (4) an einer Seite (12) und der Verteilerraum (4) an der gegenüberliegenden Seite (12) des Wärmetauschers angeordnet sind.
  5. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammel-und der Verteilerraum (4) innerhalb des Bereiches (B) beider Strömungskanäle (5; 7) angeordnet sind.
  6. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammel-und der Verteilerraum (4) außerhalb des Bereiches (B) beider Strömungskanäle (5; 7) in auskragenden Bereichen (13) angeordnet sind.
  7. Wärmetauscher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammel-und der Verteilerraum (4) durch in die Wärmetauscherplatten (1), um die Öffnungen (3) herum, eingeprägte topfartige Vertiefungen (14) gebildet sind, die mit den topfartigen Vertiefungen (14) folgenden Wärmetauscherplatte (1) verbunden sind.
  8. Wärmetauscher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungskanäle (7) für das andere Mittel in Rohrböden (15) münden, deren Öffnungen dem Querschnitt der Strömungskanäle (7) angepaßt sind, um dieselben in sich aufzunehmen und mit Sammelräumen (6) an den Rohrböden (15).
  9. Wärmetauscher nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Strömungskanäle (7) für das andere Mittel derart umgeformt sind, daß ihre Längswände (16) aneinanderliegen und dicht zu verbinden sind und daß die Strömungskanäle (7) ohne Rohrboden (15) in einer Öffnung der Sammelräume (6) münden.
  10. Wärmetauscher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in die Wärmetauscherplatten (1) Abstütznoppen (20) eingeprägt sind, die mit den Abstütznoppen (20) der benachbarten Platte (1) verbunden sind und deren Höhe gleich der Höhe der umlaufenden Ausprägung (8) ist und daß der die Abstütznoppen (20) aufweisende Strömungskanal (5) für die Kühlflüssigkeit vorgesehen ist.
  11. Wärmetauscher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungskanäle (7) für das Gas Inneneinsätze (17) aufweisen.
  12. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß beide Strömungskanäle (5, 7) frei von Inneneinsätzen (17) sind und die Wärmetauscherplatten (1) mit längsverlaufenden Sicken (25; 26)versehen sind, die, in Querrichtung gesehen, alternieren, so daß sich beim Stapeln der Wärmetauscherplatten (1) Strömungskanäle (5, 7) mit einer wellenförmigen Wandung herausbilden, derart, daß sich jede zweite Sicke (25) mit jeder zweiten Sicke (25) der benachbarten Wärmetauscherplatte (1) berührt und verbunden ist, wodurch die Strömungskanäle (5) für das eine Mittel, vorzugsweise für das Kühlwasser gebildet sind
    und daß jede erste Sicke (26) der Wärmetauscherplatte (1) mit jeder ersten Sicke (26) der benachbarten Wärmetauscherplatte (1) den benachbarten Strömungskanal (7) für das andere Mittel, vorzugsweise für das Abgas, bildet, wobei die gegenüberliegenden ersten Sicken (26) den Strömungskanal (7) jeweils einengen sich aber nicht berühren.
  13. Wärmetauscher nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Sickenhöhe jeder zweiten Sicke (25) identisch mit der Höhe der umlaufenden Ausprägung (8) ist und die jeweils zweiten Sicken entweder über die Länge des von der umlaufenden Ausprägung (8) eingeschlossenen Bereiches (B) der Wärmetauscherplatten (1) durchlaufen oder unterbrochen sind und lediglich einzelne in Reihe liegende Abstütznoppen (20) bilden.
  14. Wärmetauscher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stapel der Wärmetauscherplatten (1) eine Abdeckplatte (22) aufweist, die zur obersten Wärmetauscherplatte (1) des Stapels hin einen Raum (24) für das flüssige Kühlmittel ausbildet und die der Flexibilität der Anschlußlage dient, indem sie mindestens einen Anschlußstutzen (19) an beliebiger Stelle aufweist.
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