EP1152204B1 - Plattenwärmetauscher - Google Patents

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Publication number
EP1152204B1
EP1152204B1 EP01107118A EP01107118A EP1152204B1 EP 1152204 B1 EP1152204 B1 EP 1152204B1 EP 01107118 A EP01107118 A EP 01107118A EP 01107118 A EP01107118 A EP 01107118A EP 1152204 B1 EP1152204 B1 EP 1152204B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat exchanger
plate
ducts
guide
flow
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP01107118A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1152204A3 (de
EP1152204A2 (de
Inventor
Reinhard Wehrmann
Klaus Feldmann
Ralf Beck
Jens Nies
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Modine Manufacturing Co
Original Assignee
Modine Manufacturing Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Modine Manufacturing Co filed Critical Modine Manufacturing Co
Publication of EP1152204A2 publication Critical patent/EP1152204A2/de
Publication of EP1152204A3 publication Critical patent/EP1152204A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1152204B1 publication Critical patent/EP1152204B1/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
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/025—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being corrugated, plate-like elements
    • 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
    • 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
    • F28D9/0093—Multi-circuit heat-exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat-exchangers for more than two fluids

Definitions

  • the invention relates to a plate heat exchanger described in the preamble of claim 1 Art.
  • a plate heat exchanger is known, for example, from EP 819 907 B1.
  • nubs or similar protrusions have been embossed in the heat exchanger plates forming the horizontal channels for the heating or cooling medium.
  • the nubs of adjacent heat exchanger plates touch and are soldered together to increase the strength of the plate heat exchanger.
  • Such knobs have generally proven themselves and are therefore very often provided because they cause practically no noticeable pressure loss.
  • a plate heat exchanger corresponding to the preamble is disclosed in US Pat. No. 4,653,581.
  • the inner insert is formed over its entire surface like a corrugated rib.
  • the corrugated fin does not offer the desired high pressure stability, because the connecting surfaces between the corrugated fin and the heat exchanger plates are too small.
  • an improved durability is achieved, but only between the mentioned plates and the adjacent heat exchanger plates.
  • a similar problem situation can be found in DE 197 11 258 A1, in which a reinforcing plate with a board was inserted between the base plate and the lowermost heat exchanger plate.
  • the stresses also acting inside the plate heat exchanger can not be met with the teachings of these two publications.
  • corresponding inner inserts laamellae
  • the object of the invention is to improve the durability of the plate heat exchanger inside without substantially increasing the pressure loss of the medium flowing through the channels.
  • the inner insert is an additional plate having guide channels with at least one inlet and one outlet leading from one flow channel of one medium to the other flow channel of the same medium, to which most of the guide channels have a curvature, the Guide channels free portions of the additional plate with the one adjacent heat exchanger plate and the guide channels are metallically connected to the other adjacent heat exchanger plate of the same channel.
  • the plate heat exchanger according to the invention leads to the following advantages.
  • the provided with at least one inlet and an outlet guide channels and the alignment of the plurality of guide channels from one flow channel to the other cause a very low pressure drop, the height, depending on the operating conditions, is quite comparable, with the nubs described in the prior art.
  • the durability against thermal shocks and extreme thermal cycling and mechanical stresses has been significantly improved because the additional plate on both sides, that is, with both heat exchanger plates, is connected.
  • the bonding surfaces are much larger than in the prior art, which is crucial for durability, such as solder joints.
  • the plurality of guide channels should be directed from a flow channel of one medium to the other flow channel of the same medium. This means that the general orientation of the majority of the guide channels from one flow channel to the other flow channel should be carried out as described, wherein the guide channels, in particular in rectangular plate heat exchangers with arranged in the corners flow channels, may well be arcuate, so not straight from one to another Flow channel must run.
  • the additional plates of the plate heat exchanger according to the invention can be located in all its channels.
  • the additional plate has four openings which coincide in position with the flow channels forming openings in the heat exchanger plates.
  • the two channels connected in the auxiliary plate by means of the guide channels are larger than the corresponding openings in the heat exchanger plates and provided with a shape adapted to the arrangement of the guide channels. It has been determined by extensive experiments that this measure has a significant part in that the pressure loss could be further reduced.
  • the shape of the mentioned openings and the arrangement of the guide channels should be adapted to each other. In a preferred embodiment, these openings have a different shape from the circular shape. In particular, the openings are provided with bulges in the direction of the inlets or outlets of selected guide channels.
  • the other two openings in the auxiliary plate which are intended for another medium and which are not connected by means of guide channels, may be identical in shape to the openings in the heat exchanger plates.
  • branches In particular in the vicinity of the branches, fluidic advantages, for example a more uniform distribution of the flow or the heat exchange, are achieved in that additional inlet and outlet openings are arranged in the guide channels.
  • the branches may be located between the edge of the heat exchanger plate and the flow channels.
  • the corner portions of the heat exchanger are intensively involved in heat exchange in substantially rectangular heat exchanger plates, whereby the performance thereof is improved.
  • Investigations by the applicant show a very homogeneous distribution of heat exchange over all areas of the heat exchanger plates and the additional plates.
  • Claim 8 describes an advantageous arrangement of the guide channels, which consists in that some Guiding channels formed continuously from one flow channel to the other flow channel and other guide channels are much shorter, with their exit and entry away from the flow channels is arranged.
  • Claim 9 represents an advantageous additional measure and stipulates that the additional plate nubs or the like should have projections which have the same height as the guide channels and which are connected to the adjacent heat exchanger plate.
  • the pimples are near the Flow channels or not so closely occupied with guide channels surfaces of the additional plate arranged and therefore additionally support these areas.
  • the additional plate according to the invention can be much thinner than the heat exchanger plates and thus be carried out material - and weight saving.
  • the thickness of the Heat exchanger plates 0, 5 mm and the additional plates only 0, 3 mm.
  • the non-deformed area in the additional plate 6 around the openings 33 and 35 was reinforced by the knobs 14 .
  • the design of the guide channels 8 can be seen, which are formed like a sickle.
  • the guide channels 8 are connected to the one heat exchanger plate 2 of the channel 5 , while the interposed portions 11 are metallically connected to the other heat exchanger plate 2 .
  • the bent edge 13 of the heat exchanger plates 2 has not been drawn. However, this is clearly visible in Figures 4 and 5 described below. In Fig. 4 , the edge 13 of the heat exchanger plates 2, seen in the installed position of the plate heat exchanger 1 , directed upward and in Fig. 5 down.
  • Fig. 4 shows a cross section through the plate heat exchanger 1 with a total of four separate circuits.
  • the flow channel 4 for the cooling or heating medium K is located in Fig. 4 on the left side.
  • the flow channel 4 for oil 1, oil 2 and oil 3 can be seen.
  • the flow channels 4 have connecting flanges 3.
  • the connecting flange 3 for oil 1 has a connecting channel, not shown, so that the oil 1 enter through this connecting channel and in the upper channels 5 with the coolant K in the heat exchange. All channels 5 for oil 1; Oil 2 and oil 3 have conventional fins 53.
  • the oil 2 also enters the flange 3 in the plate heat exchanger 1 through the pipe section 50 with a flange which has been firmly soldered between two heat exchanger plates 2 .
  • the oil 3, however, is supplied to or removed from the underside of the plate heat exchanger 1 .
  • In the flow channel 4 is a partition plate 51 to keep oil 2 separated from oil 3 . Further information can be found in EP 819 907 B1.
  • FIG. 1 In the embodiment of FIG.

Landscapes

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Description

Die Erfindung betrifft einen Plattenwärmetauscher der im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Art.
Ein Plattenwärmetauscher ist beispielsweise aus dem EP 819 907 B1 bekannt. Bei diesem Plattenwärmetauscher sind in den Wärmetauscherplatten, die die horizontalen Kanäle für das Heiz - oder Kühlmedium bilden, Noppen oder ähnliche Vorsprünge eingeprägt worden. Die Noppen benachbarter Wärmetauscherplatten berühren sich und sind miteinander verlötet, um die Festigkeit des Plattenwärmetauschers anzuheben. Solche Noppen haben sich im allgemeinen bewährt und werden auch deshalb sehr häufig vorgesehen, weil sie praktisch keinen spürbaren Druckverlust verursachen. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß die Haltbarkeit einer solchen Ausgestaltung für extreme Belastungen, sowohl durch Temperaturschocks als auch durch extreme betriebsbedingte Vibrationen, nicht immer ausreichend ist.
Ein dem Oberbegriff entsprechender Plattenwärmetauscher geht aus der US 4 653 581 hervor. Der Inneneinsatz ist dort ganzflächig wie eine Wellrippe ausgebildet. Die Wellrippe bietet nicht die gewünschte hohe Druckstabilität, weil die Verbindungsflächen zwischen der Wellrippe und den Wärmetauscherplatten zu klein sind.
Um die Festigkeit beziehungsweise Haltbarkeit gegenüber den genannten Einflüssen anzuheben, wurde in dem aus dem EP 258 236 B1 bekannten Plattenwärmetauscher vorgesehen, die äußeren, dickeren Stützplatten (obere und untere Abdeckplatte) mit einer wellenförmigen Struktur auszubilden. Damit wird eine verbesserte Haltbarkeit erreicht, jedoch nur zwischen den erwähnten Platten und den angrenzenden Wärmetauscherplatten. Eine ähnliche Problemlage findet sich in der DE 197 11 258 A1, in der zwischen der Grundplatte und der untersten Wärmetauscherplatte eine Verstärkungsplatte mit einem Bord eingefügt wurde. Den auch im Inneren des Plattenwärmetauschers wirkenden Belastungen kann mit den Lehren dieser beiden Veröffentlichungen nicht begegnet werden.
Um die Festigkeit im Inneren anzuheben, aber vor allem, um Turbulenzen im Medium zu erzeugen, setzt man gewöhnlich entsprechende Inneneinsätze (Lamellen) in die Kanäle ein, die mit den Wärmetauscherplatten verlötet sind. Diese führen jedoch häufig zu hohem Druckverlust.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Haltbarkeit des Plattenwärmetauschers im Inneren zu verbessern, ohne den Druckverlust des durch die Kanäle strömenden Mediums wesentlich zu erhöhen.
Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß der Inneneinsatz eine Zusatzplatte ist, die Führungskanäle mit mindestens einem Ein - und einem Austritt besitzt, die von einem Strömungskanal des einen Mediums zum anderen Strömungskanal desselben Mediums hinführen, wozu die meisten Führungskanäle eine Krümmung aufweisen, wobei die von Führungskanälen freien Abschnitte der Zusatzplatte mit der einen angrenzenden Wärmetauscherplatte und die Führungskanäle mit der anderen angrenzenden Wärmetauscherplatte desselben Kanals metallisch verbunden sind.
Dadurch führt der erfindungsgemäße Plattenwärmetauscher zu folgenden Vorteilen. Die mit mindestens einem Eintritt und einem Austritt versehenen Führungskanäle und die Ausrichtung der Mehrzahl der Führungskanäle von einem Strömungskanal auf den anderen, bewirken einen sehr geringen Druckverlust, dessen Höhe, je nach Betriebsbedingungen, durchaus vergleichbar ist, mit den im Stand der Technik beschriebenen Noppen. Die Haltbarkeit gegenüber Temperaturschocks und extremen Temperaturwechselbelastungen sowie mechanischen Beanspruchungen ist wesentlich verbessert worden, weil die Zusatzplatte beidseitig, das heißt, mit beiden Wärmetauscherplatten, verbunden ist. Die Verbindungsflächen sind wesentlich größer als beim Stand der Technik, was für die Haltbarkeit, beispielsweise von Lötverbindungen, entscheidend ist. Die Mehrzahl der Führungskanäle soll von einem Strömungskanal des einen Mediums zum anderen Strömungskanal desselben Mediums gerichtet sein. Das bedeutet, daß die allgemeine Ausrichtung der Mehrzahl der Führungskanäle von einem Strömungskanal zum anderen Strömungskanal wie beschrieben ausgeführt sein soll, wobei die Führungskanäle, insbesondere bei quaderförmigen Plattenwärmetauschern mit in den Ecken angeordneten Strömungskanälen, durchaus bogenartig verlaufen können, also nicht geradlinig von einem zum anderen Strömungskanal verlaufen müssen.
Die Zusatzplatten des erfindungsgemäßen Plattenwärmetauschers können sich in sämtlichen seiner Kanäle befinden.
Die Zusatzplatte weist vier Öffnungen auf, die bezüglich ihrer Position mit den die Strömungskanäle bildenden Öffnungen in den Wärmetauscherplatten übereinstimmen. Bezüglich ihrer Funktion sind die mittels der Führungskanäle verbundenen zwei Öffnungen in der Zusatzplatte größer als die korrespondierenden Öffnungen in den Wärmetauscherplatten und mit einer an die Anordnung der Führungskanäle angepaßten Form versehen. Es wurde durch umfangreiche Versuche ermittelt, daß diese Maßnahme einen wesentlichen Anteil daran hat, daß der Druckverlust weiter gesenkt werden konnte. Die Form der erwähnten Öffnungen und die Anordnung der Führungskanäle sollen aneinander angepaßt sein. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weisen diese Öffnungen eine von der Kreisform abweichende Gestalt auf. Insbesondere sind die Öffnungen mit Ausbuchtungen in Richtung auf die Ein - bzw. Austritte ausgewählter Führungskanäle versehen. Die anderen beiden Öffnungen in der Zusatzplatte, die für ein anderes Medium vorgesehen sind und die nicht mittels Führungskanäle verbunden sind, können in ihrer Form identisch mit den Öffnungen in den Wärmetauscherplatten sein.
Der Anspruch 4 sieht vor, daß sich die Zusatzplatte in wenigstens einem der Kanäle für das Heiz - oder Kühlmedium befindet. Es hat sich in der Praxis erwiesen, daß hauptsächlich die Kanäle für das Heiz - oder Kühlmedium gegenüber extremen Temperaturschocks und Temperaturwechselbelastungen bezüglich der Haltbarkeit problematisch waren. Der Anspruch 4 wirkt dem entgegen.
Anspruch 5 sieht vor, daß bei Plattenwärmetauschern für mehr als zwei Medien wenigstens die Kanäle für das Heiz - oder Kühlmedium, die auf einer Seite an einen Kanal des einen Mediums und auf der anderen Seite an einen Kanal des anderen Mediums angrenzen mit einer Zusatzplatte ausgerüstet sind. Das ist deshalb vorteilhaft, weil in den Übergangsbereichen von einem Medium auf ein anderes die Temperaturdifferenzen und damit die Beanspruchungen am größten sind.
Nach Anspruch 6 ist von Vorteil, daß einige Führungskanäle Abzweigungen aufweisen und andere Führungskanäle ohne Abzweigungen ausgebildet sind. Dadurch kann die Anordnung der Führungskanäle dem jeweiligen Anwendungsfall angepaßt und optimiert werden.
Insbesondere in der Nähe der Abzweigungen werden strömungstechnische Vorteile, beispielsweise eine gleichmäßigere Verteilung der Strömung bzw. des Wärmeaustausches, dadurch erreicht, daß dort zusätzliche Ein - bzw. Austrittsöffnungen in den Führungskanälen angeordnet sind.
Die Abzweigungen können sich zwischen dem Rand der Wärmetauscherplatte und den Strömungskanälen befinden. Dadurch werden bei im wesentlichen rechteckigen Wärmetauscherplatten die Eckbereiche des Wärmetauschers intensiv am Wärmeaustausch beteiligt, wodurch die Leistung desselben verbessert wird. Von der Anmelderin durchgeführte Untersuchungen zeigen eine sehr homogene Verteilung des Wärmeaustausches über alle Bereiche der Wärmetauscherplatten und der Zusatzplatten.
Anspruch 8 beschreibt eine vorteilhafte Anordnung der Führungskanäle, die darin besteht, daß einige Führungskanäle von einem Strömungskanal zum anderen Strömungskanal durchgehend ausgebildet sind und andere Führungskanäle wesentlich kürzer sind, wobei ihr Austritt und ihr Eintritt entfernt von den Strömungskanälen angeordnet ist.
Anspruch 9 stellt eine vorteilhafte Zusatzmaßnahme dar und schreibt vor, daß die Zusatzplatte Noppen oder dergleichen Vorsprünge aufweisen soll, die die gleiche Höhe wie die Führungskanäle besitzen und die mit der angrenzenden Wärmetauscherplatte verbunden sind. Die Noppen sind in der Nähe der Strömungskanäle bzw. in nicht so eng mit Führungskanälen belegten Flächen der Zusatzplatte angeordnet und stützen deshalb diese Flächen zusätzlich ab.
Die erfindungsgemäße Zusatzplatte kann wesentlich dünner als die Wärmetauscherplatten und damit material - und gewichtssparend ausgeführt sein. In einem Ausführungsbeispiel beträgt die Dicke der Wärmetauscherplatten 0, 5 mm und die der Zusatzplatten lediglich 0, 3 mm.
Weitere Merkmale und Vorteile sind in der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels enthalten. Die beiliegenden Figuren zeigen Folgendes:
Fig. 1
Draufsicht auf die eingelegte Zusatzplatte;
Fig. 2
Teil - Schnitt A - A aus Fig. 1;
Fig. 3
Teil - Schnitt B - B aus Fig. 1;
Fig. 4
Schnitt durch den Plattenwärmetauscher, der Zusatzplatten aufweist;
Fig. 5
Variante zu Fig. 4;
In Fig. 1 liegt die Zusatzplatte in einem Kanal 5 des Plattenwärmetauschers 1. Von den jeweils zwei Wärmetauscherplatten 2, die den Kanal 5 bilden, ist in Fig. 1 die untere Platte 2 zu erkennen. Die obere Platte 2 wurde in dieser Ansicht nicht gezeichnet, um die Details der Zusatzplatte 6 erkennen zu können. Die Zusatzplatte 6 entspricht in ihrer äußeren Gestaltung etwa den Wärmetauscherplatten 2. Die Wärmetauscherplatten 2 weisen jedoch einen hochgestellten Rand 13 auf, während der Rand 7 der Zusatzplatte 6 im Ausführungsbeispiel glatt und die Zusatzplatte 6 so dimensioniert ist, daß sie zwischen zwei Wärmetauscherplatten 2 gerade hineinpaßt. Die Wärmetauscherplatten 2 besitzen vier Öffnungen 15 bis 18, die gemeinsam mit den Öffnungen 32 bis 35 in der Zusatzplatte 6 die Strömungskanäle 4 bilden, die vertikal durch den Wärmetauscher 1 hindurchgehen. (siehe auch Fig. 4 und 5) Im gezeigten Ausführungsbeispiel bilden die Öffnungen 15 und 16 sowie 32 und 34 die Strömungskanäle 4 für das Heiz - oder Kühlmedium K. Die Pfeile 21 zeigen an, daß angenommen ist, daß aus der Öffnung 15 bzw. dem entsprechenden Strömungskanal 4 das Heiz - oder Kühlmedium K in den Kanal 5 eintritt, in dem sich die in Fig. 1 gezeigte Zusatzplatte 6 befindet. Über die Öffnung 16 bzw. den zugehörigen Strömungskanal 4, der in dem diagonalen Eckbereich 24 des Plattenwärmetauschers 1 angeordnet ist, verläßt das Heiz - oder Kühlmedium K den Kanal 5 wieder, um den Plattenwärmetauscher 1 weiter zu durchströmen. Die in den anderen beiden Eckbereichen 23 und 25 angeordneten Öffnungen 17 und 18 in den Wärmetauscherplatten 2, bzw. 33 und 35 in der Zusatzplatte 6, sind für ein mit dem Heiz- oder Kühlmedium K im Wärmeaustausch befindliches anderes Medium gedacht. Diese Öffnungen 17 und 18 (33 und 35), die wiederum Strömungskanäle 4 ausbilden, weisen im Ausführungsbeispiel je einen Ring 20 auf, der mit den Öffnungen 17 und 18 in benachbarten Wärmetauscherplatten 2 verbunden ist, so daß die Kanäle 5 für verschiedene Medien voneinander getrennt sind. (Fig. 4) Anstelle der Ringe 20 könnten auch Kragen an den Öffnungen 17 und 18 angeformt sein. Bezüglich der Medientrennung ist das die übliche Konstruktion bei Plattenwärmetauschern 1. Wir verweisen dazu auf das von der Anmelderin stammende EP 819 907 B1, aus dem im Bedarfsfall hier nicht gemachte Angaben hervorgehen.
In die Zusatzplatte 6 wurde nun eine Vielzahl (11 Stück) von Führungskanälen 8 eingeprägt, die die Form von Längssicken haben. Die Führungskanäle 8 besitzen je einen Eintritt 9 und einen Austritt 10. Die Ein - und Austritte 9; 10 wurden strömungstechnisch optimiert. Sie sind etwa eiförmig oval, wodurch ein ausnehmend geringer Druckverlust unterstützt wird. Die bereits erwähnten Pfeile 21 zeigen an, daß das Heiz - oder Kühlmedium K sowohl durch die Führungskanäle 8 als auch durch die dazwischen angeordneten freien Abschnitte 11 strömt. Es ist aus Fig. 1 zu erkennen, daß die Mehrzahl der Führungskanäle 8 direkt von dem durch die Öffnungen 15 gebildeten Strömungskanal 4 zum durch die Öffnungen 16 gebildeten Strömungskanal 4 hinführt. Die meisten Führungskanäle 8 sind mit einer leichten Krümmung versehen. Einige Führungskanäle 8 verbinden die Öffnungen 15 und 16 direkt. Andere sind kürzer, sie beginnen und enden mit einigem Abstand von den Öffnungen 15 und 16. Auch in den Eckbereichen 22; 23; 24 und 25 wurde je ein Führungskanal 8 vorgesehen, der über eine Abzweigung 30 mit einem anderen Führungskanal 8 verbunden ist. Da die freien Abschnitte 11 mit der Seite 31 der unteren Wärmetauscherplatte 2 und die Führungskanäle 8 mit der oberen Wärmetauscherplatte 2 des Kanals 5 verlötet sind, sorgt diese Konstruktion dafür, daß die Eckbereiche 22 bis 25 intensiv am Wärmeaustausch beteiligt sind und ferner dafür, daß auch dort eine hervorragende Festigkeit im Plattenwärmetauscher 1 vorhanden ist. Im Bereich der Abzweigungen 30 sind zusätzliche Ein - und Austritte 9a; 10a vorgesehen worden, um die Strömung in diesem Bereich zu vergleichmäßigen.
Die Öffnungen 32 und 34 in der Zusatzplatte 6 sind nicht kreisförmig wie die Öffnungen 33 und 35, sondern sie weisen Ausbuchtungen 40 auf, die zu den Ein - bzw. Austritten 9 und 10 der längeren, bzw. der durchgehenden Führungskanäle 8 hinführen.
In der Nähe der Öffnungen 33 und 35 wurden Noppen 14 angeordnet, die ebenfalls mit der angrenzenden Wärmetauscherplatte 2 verlötet sind. Die Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch eine solche Noppe 14. In dieser Schnittdarstellung wurden beide angrenzenden Wärmetauscherplatten 2 eingezeichnet.
Der um die Öffnungen 33 und 35 vorhandene nicht verformte Bereich in der Zusatzplatte 6 wurde durch die Noppen 14 verstärkt.
Aus der Fig. 2 ist die Gestaltung der Führungskanäle 8 zu erkennen, die sickenartig ausgebildet sind. Die Führungskanäle 8 sind mit der einen Wärmetauscherplatte 2 des Kanals 5 verbunden, während die dazwischen angeordneten Abschnitte 11 mit der anderen Wärmetauscherplatte 2 metallisch verbunden sind. Der abgebogene Rand 13 der Wärmetauscherplatten 2 wurde nicht gezeichnet. Dieser ist jedoch in den nachfolgend beschriebenen Figuren 4 und 5 gut zu erkennen.
In der Fig. 4 ist der Rand 13 der Wärmetauscherplatten 2, in Einbaulage des Plattenwärmetauschers 1 gesehen, nach oben gerichtet und in Fig. 5 nach unten. Beide Ausführungsbeispiele zeigen unterschiedliche Varianten eines Retarder - Ölkühlers, der für den Einsatz bei Lastkraftwagen gedacht ist, um das Bremsöl zu kühlen. In solchen Ölkühlern treten extrem hohe Öltemperaturen von mehr als 200 °C auf. Je nach Betriebssituation treten hohe Temperaturschockbelastungen auf, denen der Ölkühler gewachsen ist, wie umfangreiche Versuchsreihen bewiesen haben. Die Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch den Plattenwärmetauscher 1 mit insgesamt vier getrennten Kreisläufen.
Der Strömungskanal 4 für das Kühl - oder Heizmedium K befindet sich in Fig. 4 auf der linken Seite. Rechts ist der Strömungskanal 4 für Öl 1, Öl 2 und Öl 3 zu erkennen. Es gibt weitere zwei nicht gezeigte Strömungskanäle 4 für den Austritt der Medien. Die Strömungskanäle 4 besitzen Anschlußflansche 3. Der Anschlußflansch 3 für Öl 1 besitzt einen nicht gezeigten Verbindungskanal, so daß das Öl 1 durch diesen Verbindungskanal eintreten und in den oberen Kanälen 5 mit dem Kühlmittel K im Wärmeaustausch ist. Sämtliche Kanäle 5 für Öl 1; Öl 2 und Öl 3 besitzen übliche Lamellen 53. Das Öl 2 tritt ebenfalls am Anschlußflansch 3 in den Plattenwärmetauscher 1 ein und zwar durch das Rohrstück 50 mit einem Flansch, der zwischen zwei Wärmetauscherplatten 2 fest eingelötet wurde. Das Öl 3 hingegen wird von der Unterseite des Plattenwärmetauschers 1 zu - bzw. abgeführt. Im Strömungskanal 4 befindet sich eine Trennplatte 51 um Öl 2 von Öl 3 getrennt zu halten. Weitere Informationen dazu befinden sich im EP 819 907 B1. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 wurden nun sämtliche Kanäle 5 für das Kühlmittel K mit einer Zusatzplatte 6 ausgerüstet, wodurch die Haltbarkeit des Plattenwärmetauschers 1 deutlich verbessert wurde. Bei einem anderen nicht gezeigten Ausführungsbeispiel sind nur die Kanäle 5 für das Kühlmittel K, die an die Abschnitte a für Öl 1, b für Öl 2 und c für Öl 3 angrenzen mit Zusatzplatten 6 ausgerüstet worden.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist ein Plattenwärmetauscher 1 mit einem Kreislauf für das Kühlmittel K und einem Ölkreislauf Öl dargestellt. Nur die beiden oberen und die beiden unteren Kanäle 5 für das Kühlmittel K wurden mit Zusatzplatten 6 versehen, weil sich herausgestellt hat, daß die äußeren Kanäle 5 den stärksten Temperaturdifferenzen ausgesetzt sind. Die Wärmetauscherplatten 2 der übrigen Kanäle 5 für das Kühlmittel K wurden wie üblich mit Noppen 52 ausgebildet, die sich berühren und miteinander verlötet sind.

Claims (9)

  1. Plattenwärmetauscher (1) für wärmeaustauschende Medien in getrennten Kreisläufen, bestehend aus ineinandergestapelten und metallisch verbundenen, Öffnungen (15 - 18) besitzenden, einzelnen Wärmetauscherplatten (2), die ein Paket bilden, das vertikal von mittels der Öffnungen (15 - 18) gebildeten Strömungskanälen (4) für den Zu - und Ablauf des Heiz - oder Kühlmediums (K) und von Strömungskanälen (4) für das / die andere/n Medium / Medien durchbrochen ist, die voneinander getrennt sind und von denen ausgehend sich das Heiz- oder Kühlmedium (K) und das / die andere/n Medium / Medien in von je zwei Wärmetauscherplatten (2) gebildeten Kanälen (5) ausbreitet, wovon wenigstens einige einen Inneneinsatz (6) aufweisen, wobei
    der Inneneinsatz (6) eine Zusatzplatte ist, die Führungskanäle (8) mit mindestens einem Ein - und einem Austritt (9; 10) besitzt dadurch gekennzeichnet, daß die Führungskanäle von einem Strömungskanal (4) des einen Mediums zum anderen Strömungskanal (4) desselben Mediums hinführen, wozu die meisten Führungskanäle (8) eine Krümmung aufweisen,
    wobei die Zusatzplatte (6) von Führungskanälen (8) freie Abschnitte (11) besitzt, und wobei die freien Abschnitte (11) mit der einen angrenzenden Wärmetauscherplatte (2) und die Führungskanäle (8) mit der anderen angrenzenden Wärmetauscherplatte (2) desselben Kanals (5) metallisch verbunden sind.
  2. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzplatte (6) vier Öffnungen (32 bis 35) aufweist, die bezüglich ihrer Position mit den die Strömungskanäle (4) bildenden Öffnungen (15 bis 18) in den Wärmetauscherplatten (2) übereinstimmen.
  3. Plattenwärmetauscher nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mittels der Führungskanäle (8) verbundenen zwei Öffnungen (32; 34) in der Zusatzplatte (6) eine an die Anordnung der Führungskanäle (8) angepaßte Form besitzen, wobei die Öffnungen (32; 34) Ausbuchtungen (40) in Richtung auf den Ein - bzw. Austritt (9; 10) der Führungskanäle (8) aufweisen.
  4. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Zusatzplatte (6) in wenigstens einem der Kanäle (5) für das Heiz - oder Kühlmedium (K) befindet.
  5. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Plattenwarmetauschern (1 ) für mehr als zwei Medien wenigstens die Kanäle (5) für das Heiz - oder Kühlmedium, die auf einer Seite an einen Kanal (5) des einen Mediums und auf der anderen Seite an einen Kanal (5) des anderen Mediums angrenzen oder sich in deren Nähe (Abschnitte a, b, c) befinden mit einer Zusatzplatte (6) ausgerüstet sind.
  6. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungskanäle (8) sickenartig ausgebildet sind, wobei die Sickenhöhe dem Abstand der den jeweiligen Kanal (5) bildenden Wärmetauscherplatten (2) voneinander entspricht, und daß einige Führungskanäle (8) Abzweigungen (30) aufweisen und andere Führungskanäle (8) ohne Abzweigungen (30) ausgebildet sind.
  7. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Abzweigungen (30) zusätzliche Ein - bzw. Austritte ( 9a; 10a) in den Führungskanälen (8) angeordnet sind und daß (bei quaderförmigen Plattenwärmetauschern (1)) wenigstens ein abgezweigter Führungskanal (8) zwischen dem Rand (13) der Wärmetauscherplatte (2) und den Strömungskanälen (4), bzw. in den Eckbereichen (22 - 25) des Plattenwärmetauschers (1), vorgesehen ist.
  8. Plattenwärmetauscher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einige Führungskanäle (8) von einem Strömungskanal (4) zum anderen Strömungskanal (4) durchgehend ausgebildet sind und andere Führungskanäle (8) wesentlich kürzer sind, wobei ihr Austritt (10) und ihr Eintritt (9) entfernt von den Strömungskanälen (4) angeordnet ist.
  9. Plattenwärmetauscher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzplatte (6) Noppen (14) oder dergleichen Vorsprünge aufweist, die die gleiche Höhe wie die Führungskanäle (8) besitzen und die mit der angrenzenden Wärmetauscherplatte (2) verbunden sind.
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