EP1452816B1 - Plattenwärmetauscher - Google Patents
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- EP1452816B1 EP1452816B1 EP04000568A EP04000568A EP1452816B1 EP 1452816 B1 EP1452816 B1 EP 1452816B1 EP 04000568 A EP04000568 A EP 04000568A EP 04000568 A EP04000568 A EP 04000568A EP 1452816 B1 EP1452816 B1 EP 1452816B1
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- 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
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Definitions
- the invention relates to a plate heat exchanger with the features of the preamble of claim 1.
- the plate heat exchanger described in the preamble is from the international Patent application WO 98/59208 known.
- the levels of the inlet cross section and the outlet cross section are parallel to the plane of the cover plate in this known connection piece. An angle between the two cross-sectional planes is therefore not available, or its degree of angularity is zero.
- it is difficult to connect a metal connection line to the connecting piece, without losing the compactness of the arrangement.
- compact arrangements often have to be made because the installation space offered, for example, in the engine compartment of a motor vehicle is very limited.
- caseless plate heat exchanger which also belongs to the type of plate heat exchangers mentioned here, has arranged on the cover plate inlet or outlet nozzle, which protrude perpendicular to the body of the plate heat exchanger.
- cover plate inlet or outlet nozzle which protrude perpendicular to the body of the plate heat exchanger.
- the object of the invention is to expand the application of caseless plate heat exchangers.
- the invention is an angled spigot, which at first glance may seem very ordinary.
- this connection piece is made from an approximately flat plate, usually from the cover plate of the plate heat exchanger, by means of deep drawing, which poses some manufacturing problems.
- the skilled person would in such cases rather resort to elbow and attach and solder this as a single part on the cover plate, which is disadvantageous.
- This view is followed by the applicant, as long as it is not known such a drawn from a plate elbow in connection with plate heat exchangers.
- the plate heat exchanger has additional features, which are specified in the subclaims and can expect the additional advantageous effects.
- the plate heat exchanger has a vent for the cooling circuit to which it is connected. This is advantageous if the installation location of the plate heat exchanger is provided at a geodetically overhead point of the cooling circuit. Such a vent on the plate heat exchanger seems to be easier and less expensive to implement (but equally effective), as for example, a vent valve, which is arranged in a wiring harness. Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of an embodiment.
- the Fig. 1 shows a perspective view of the plate heat exchanger and the Fig.
- FIG. 2 shows a plan view of the same.
- the Fig. 3 shows the in the Fig. 2 drawn section AA and the Fig. 4 shows the section BB from the Fig. 2 ,
- an oil cooler which is used in a motor vehicle for cooling engine oil by means of the cooling liquid circulating in the cooling circuit of the motor vehicle engine. (Not shown)
- the inlet channel 5 (also the outlet channel 6, not shown) is connected to the flow channels 4 , so that the cooling liquid can flow from the inlet channel 5 via the flow channels 4 to the outlet channel 6 .
- the flow channels 3 for the engine oil which are connected in the same way with the inlet channel 7 and the outlet channel 8 .
- the connecting piece 12 was formed by deep drawing in several stages of production from the cover plate 10 , wherein the connection opening 30 was formed in the connecting piece 12 in the last stage.
- the angle 20 between the plane of the inlet cross section 13 and the plane of the outlet cross section 14 is about 50 °.
- the line end 15 was used in the illustrated embodiment.
- the line end 15 surrounds the connection opening 30 from the outside, which then has a flange approach.
- the lead end 15 has a bead which constitutes a stop to facilitate insertion and later sealing soldering.
- the line end 15 also has a slight bend, so that the same can extend in the immediate vicinity above the cover plate 10 , whereby the plate heat exchanger is very compact and space-saving overall, in particular has a low height, as at the left edge of the Fig. 3 was displayed.
- the bending of the line end 15 can be dispensed with if the angle 20 between the entry plane 13 and the exit plane 14 approaches a right angle.
- the formation of a 90 ° angle seems to be somewhat more expensive in terms of production, so that the embodiment shown can be designated as preferred.
- the line end 15 extends at a minimum distance 16 across the cover plate 10 , it is advantageous, in particular for plate heat exchangers used in motor vehicles, when the line end 15 by means of an auxiliary bearing 40th (in Fig. 3 not shown) is supported on the cover plate 10 , because thus the vibration occurring during operation can be better met.
- the line end 15 is indeed at least partially disposed above the cover plate 10 , but leads away from the plate heat exchanger shortly after the connection piece 12 , so that there is no auxiliary bearing 40 of this type is provided.
- the line end 15 is arranged in such embodiments, not shown, in which a connection piece 12 is located on the base plate 9 .
- auxiliary bearing 40 has a head 41 on which the line end 15 is fixed and a foot 42 , with which it is soldered to the cover plate 10 .
- auxiliary bearing 40 located at the foot 42 a slight depression or the like, which cooperates with a corresponding elevation (knob) on the cover plate 10 .
- the auxiliary bearing 40 can also be formed by deep drawing from the cover plate 10 and then does not represent a single item. (not shown) Fig.
- connection piece 12 is directly above the inlet channel 5 and on the vertical 25th
- the connecting piece 12 is arranged offset to the vertical 25 , but of course remains in hydraulic communication with the inlet channel 5 .
- On the cover plate 10 is a vent 50 for the coolant circuit.
- the vent 50 has a sealing screw 51 . To the loosening of the sealing screw 51 can escape gas inclusions contained in the cooling liquid, since the vent 50 is connected via a bore or the like to the upper flow channel 4 for the cooling liquid.
- the plate heat exchanger has been mounted or soldered onto a mounting plate 45 for mounting to a motor housing, for example by means of screws (not shown) or similar fasteners inserted through holes 46 .
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Description
- Die Erfindung betrifft einen Plattenwärmetauscher mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Der im Oberbegriff beschriebene Plattenwärmetauscher ist aus der internationalenPatentanmeldung WO 98/59208
Der aus demEP 893 667 B1
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Erweiterung der Einsatzmöglichkeiten von gehäuselosen Plattenwärmetauschern. - Diese Aufgabe wird bei einem dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechenden Plattenwärmetauscher erfindungsgemäß durch seine kennzeichnenden Merkmale gelöst.
Weil der Eintrittsquerschnitt und der Austrittsquerschnitt des Anschlussstutzens in einem spitzen Winkel zueinander angeordnet sind und ein in dem Eintritts - oder Austrittsquerschnitt mündendes Leitungsende zumindest teilweise oberhalb zur Deckplatte verläuft, sind die Einsatzmöglichkeiten solcher Plattenwärmetauscher verbessert bzw. erweitert worden, denn sie können jetzt auch in sehr kleinen Einbauräumen eingebaut werden. Bei mehreren derartigen Anschlussstutzen ist jedem Anschlussstutzen ein entsprechendes Leitungsende zugeordnet. Spitze Winkel sollen per Definition in diesem Falle solche Winkel umfassen, deren Gradzahl größer als 0 und kleiner als 90° ist, wobei der größere Winkel so groß sein kann, wie es mit fertigungstechnischen Mitteln des Tiefziehens der Platte machbar ist. Bei der Erfindung handelt es sich - mit anderen Worten - um einen abgewinkelten Anschlussstutzen, der auf den ersten Blick als sehr gewöhnlich erscheinen mag. Es sollte jedoch (bei näherer Betrachtung) bedacht werden, dass dieser Anschlussstutzen aus einer etwa ebenen Platte, in aller Regel aus der Deckplatte des Plattenwärmetauschers, mittels Tiefziehen hergestellt ist, was einige fertigungstechnische Probleme aufwirft. Nach Meinung des Erfinders würde der Fachmann in solchen Fällen eher zu Winkelstutzen greifen und diese als Einzelteil auf der Deckplatte ansetzen und verlöten, was von Nachteil sei. Dieser Auffassung schließt sich die Anmelderin an, solange ihr kein derartiger aus einer Platte gezogener Winkelstutzen im Zusammenhang mit Plattenwärmetauschern bekannt ist.
Ferner weist der Plattenwärmetauscher zusätzliche Merkmale auf, die in den Unteransprüchen angegeben sind und die zusätzliche vorteilhafte Wirkungen erwarten lassen. Das vorgesehene und für bestimmte räumliche Einbauzwänge sehr vorteilhafte Hilfslager zwischen dem Leitungsende und der Deckplatte führt zu einer sehr stabilen und somit für den Einsatz in Motorräumen von Kraftfahrzeugen besonders geeigneten Befestigung einer Leitung am Plattenwärmetauscher. Insbesondere sei darauf hingewiesen, dass der Plattenwärmetauscher über eine Entlüftung für den Kühlkreislauf verfügt, an dem er angeschlossen ist. Dies ist dann vorteilhaft, wenn der Einbauort des Plattenwärmetauschers an einem geodätisch obenliegenden Punkt des Kühlkreislaufs vorgesehen ist. Eine solche Entlüftung am Plattenwärmetauscher scheint einfacher und kostengünstiger realisierbar (aber in gleicher Weise wirksam) zu sein, als beispielsweise ein Entlüftungsventil, das in einem Leitungsstrang angeordnet ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.
DieFig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht des Plattenwärmetauscher und dieFig. 2 zeigt eine Draufsicht auf denselben. DieFig. 3 zeigt den in derFig. 2 eingezeichneten Schnitt A-A und dieFig. 4 zeigt den Schnitt B-B aus derFig. 2 . Bei dem gezeigten Plattenwärmetauscher handelt es sich um einen Ölkühler, der in einem Kraftfahrzeug zur Kühlung von Motorenöl mittels der im Kühlkreislauf zirkulierenden Kühlflüssigkeit des Kraftfahrzeugmotors verwendet wird. (nicht gezeigt) - Aus der
Fig. 3 geht das Wesentliche dieses Vorschlages am deutlichsten hervor. Da in dem gezeigten Ausführungsbeispiel der aus der Deckplatte 10 geformte Anschlussstutzen 12 und das Leitungsende 15 an einem Eintrittskanal 5 angeschlossen ist, ist die mit dem Bezugszeichen 13 versehene Ebene, eine Ebene des Eintrittsquerschnitts und mit dem Bezugszeichen 14 eine Ebene des Austrittsquerschnitts, die auf der Ebene der Deckplatte 10 liegt, bzw. parallel dazu. Es ist klar, dass in solchen Fällen, in denen der Anschlussstutzen 12 und das Leitungsende 15 an einem Austrittskanal 7, 8 angeschlossen sind, der Eintrittsquerschnitt 13 zum Austrittsquerschnitt 14 wird, oder umgekehrt. Es ist ferner klar, dass auch mehrere solcher Anschlussstutzen 12 mit Leitungsenden 15 an einem Plattenwärmetauscher vorhanden sein können, obwohl nur ein einziger in den Figuren abgebildet wurde. In derFig. 3 wurde der in dem gezeigten Fall für die Kühlflüssigkeit gedachte Eintrittskanal 5 im Schnitt gezeichnet. Der zugehörige Austrittskanal 7 wurde in derFig. 2 lediglich als Kreis mit gestrichelter Linienführung abgebildet. Gleiches trifft auf den Eintrittskanal 6 und den Austrittskanal 8 zu, die beispielsweise für das Motorenöl gedacht sind. Die Eintritts - und Austrittskanäle 5, 6, 7, 8 gehen vertikal durch den Stapel aus Wärmetauscherplatten 1 und 2 hindurch, wozu in den Wärmetauscherplatten 1 und 2 entsprechende Öffnungen vorhanden sind. Zwischen den Wärmetauscherplatten 1, 2 befinden sich Strömungskanäle 3 und 4. Wie dieFig. 3 zeigt, ist der Eintrittskanal 5 (auch der nicht gezeigte Austrittskanal 6) mit den Strömungskanälen 4 verbunden, so dass die Kühlflüssigkeit vom Eintrittskanal 5 über die Strömungskanäle 4 zum Austrittskanal 6 strömen kann. Dazwischen befinden sich die Strömungskanäle 3 für das Motorenöl, die in gleicher Weise mit dem Eintrittskanal 7 und dem Austrittskanal 8 verbunden sind. Der Anschlussstutzen 12 wurde mittels Tiefziehen in mehreren Fertigungsstufen aus der Deckplatte 10 geformt, wobei die Anschlussöffnung 30 im Anschlussstutzen 12 in der letzten Stufe ausgebildet wurde. Der Winkel 20 zwischen der Ebene des Eintrittsquerschnitts 13 und der Ebene des Austrittsquerschnitts 14 beträgt etwa 50°. In die erwähnte Anschlussöffnung 30 des Anschlussstutzens 12 wurde das Leitungsende 15 im gezeigten Ausführungsbeispiel eingesetzt. In nicht gezeigten Ausführungen umgreift das Leitungsende 15 die Anschlussöffnung 30 von außen, die dann einen Flanschansatz aufweist. Das Leitungsende 15 besitzt einen Wulst, der einen Anschlag darstellt, um das Einsetzen und spätere Dichtlöten zu erleichtern. Das Leitungsende 15 weist ebenfalls eine geringe Biegung auf, so dass sich dasselbe in unmittelbarer Nähe oberhalb der Deckplatte 10 erstrecken kann, wodurch der Plattenwärmetauscher insgesamt sehr kompakt und raumsparend ausgebildet ist, insbesondere eine geringe Bauhöhe besitzt, wie am linken Rand derFig. 3 angezeigt wurde. Auf die Biegung des Leitungsendes 15 kann verzichtet werden, wenn sich der Winkel 20 zwischen der Eintrittsebene 13 und der Austrittsebene 14 einem rechten Winkel nähert. Jedoch scheint die Ausbildung eines 90°- Winkels fertigungstechnisch etwas aufwendiger zu sein, so dass die gezeigte Ausbildung als bevorzugt bezeichnet werden kann. In einem solchen Anwendungsfall wie dem gezeigten, in dem sich das Leitungsende 15 mit einem minimalen Abstand 16 quer über die Deckplatte 10 erstreckt, ist es, insbesondere für Plattenwärmetauscher, die in Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommen, vorteilhaft, wenn das Leitungsende 15 mittels eines Hilfslagers 40 (inFig. 3 nicht gezeichnet) auf der Deckplatte 10 abgestützt wird, weil damit den im Betrieb auftretenden Vibrationen besser entsprochen werden kann.
Es gibt jedoch andere Ausführungen, bei denen das Leitungsende 15 zwar auch zumindest teilweise oberhalb der Deckplatte 10 angeordnet ist, aber kurz nach dem Anschlussstutzen 12 vom Plattenwärmetauscher wegführt, so dass dort kein Hilfslager 40 dieser Art vorzusehen ist. Zumindest teilweise unterhalb der Grundplatte 9 ist das Leitungsende 15 in solchen nicht gezeigten Ausführungen angeordnet, in denen sich ein Anschlussstutzen 12 an der Grundplatte 9 befindet.
GemäßFig. 1 besitzt das Hilfslager 40 einen Kopf 41, auf dem das Leitungsende 15 befestigt ist und einen Fuß 42, mit dem es auf der Deckplatte 10 angelötet wird. Um das Positionieren des Hilfslagers 40 auf der Deckplatte 10 zu erleichtern, befindet sich am Fuß 42 eine geringfügige Vertiefung oder dergleichen, die mit einer entsprechenden Erhebung (Noppe) auf der Deckplatte 10 zusammenwirkt. (nicht gezeigt) Das Hilfslager 40 kann auch mittels Tiefziehen aus der Deckplatte 10 geformt werden und stellt dann also kein Einzelteil dar. (nicht gezeigt) Wie dieFig. 3 jedoch zeigt, befindet sich der Anschlussstutzen 12 unmittelbar über dem Eintrittskanal 5 bzw. auf dessen Vertikalen 25. Es gibt weitere nicht gezeigte Ausführungen, in denen der Anschlussstutzen 12 zur Vertikalen 25 versetzt angeordnet ist, aber selbstverständlich in hydraulischer Verbindung mit dem Eintrittskanal 5 bleibt.
Auf der Deckplatte 10 befindet sich eine Entlüftung 50 für den Kühlflüssigkeitskreislauf. Die Entlüftung 50 weist eine Dichtschraube 51 auf. Nach dem Lösen der Dichtschraube 51 können in der Kühlflüssigkeit enthaltene Gaseinschlüsse entweichen, da die Entlüftung 50 über eine Bohrung oder dergleichen mit dem oberen Strömungskanal 4 für die Kühlflüssigkeit verbunden ist.
Der Plattenwärmetauscher ist auf einer Befestigungsplatte 45 montiert bzw. aufgelötet worden, um ihn mittels nicht gezeigter Schrauben oder ähnlicher Befestigungsmittel, die durch Löcher 46 gesteckt werden, beispielsweise an einem Motorengehäuse zu befestigen.
Claims (13)
- Plattenwärmetauscher mit einem Stapel aus Wärmetauscherplatten (1, 2) und zwischen den Wärmetauscherplatten (1, 2) angeordneten Strömungskanälen (3, 4) für mindestens zwei getrennt geführte Medien und mit den Stapel durchsetzenden Eintrittskanälen (5, 6) und Austrittskanälen (7, 8) für die Medien, sowie mit einer Grundplatte (9) und einer Deckplatte (10), die den Stapel aus Wärmetauscherplatten (1, 2) oben und unten abschließen, wobei vorzugsweise an der Deckplatte ein aus derselben gezogener Anschlussstutzen (12) angeordnet ist, der mit einem Eintritts - bzw. Austrittskanal (5, 6, 7, 8) kommuniziert und der einen Eintrittsquerschnitt (13) und einen Austrittsquerschnitt (14) aufweist und zum Anschluss einer Zu - bzw. Abführleitung (15) dient,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Ebene des Eintrittsquerschnitts (13) und die Ebene des Austrittsquerschnitts (14) des mindestens einen Anschlussstutzens (12) in einem spitzen Winkel (20) zueinander angeordnet sind und ein in dem Eintritts - oder Austrittsquerschnitt (13, 14) mündendes Leitungsende (15) zumindest teilweise etwa oberhalb der Deckplatte (10) oder unterhalb der Grundplatte (9) verläuft. - Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der spitze Winkel (20) eine Winkelgradzahl von vorzugsweise etwa zwischen 10° und 70° aufweist.
- Plattenwärmetauscher nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitungsende (15) vorzugsweise ein Zwischenstück ist und in die Öffnung (30) des Anschlussstutzens (12) eingesetzt ist oder diese Öffnung (30) außen umgreift.
- Plattenwärmetauscher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitungsende (15) mit einem minimalen Abstand (16) etwa parallel zur Deckplatte (10) angeordnet ist und diese ganz oder teilweise überquert.
- Plattenwärmetauscher nach einem der vorstehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Heckplatte (10) und dem Leitungsende (15) ein Hilfslager (40) angeordnet ist.
- Plattenwärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Hilfslager (40) einen Fuß (41) und einen Kopf (42) aufweist.
- Plattenwärmetauscher nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckplatte (10) eine Verformung (43a) aufweist, der mit einer Verformung (43b) am Fuß (41) zusammenwirkt, wodurch die Positionierung des Hilfslagers (40) erreichbar ist.
- Plattenwärmetauscher nach den Ansprüchen 5, 6 und 7 dadurch gekennnzeichnet, dass das Hilfslager (40) auf der Deckplatte (10) angelötet ist und das Leitungsende (15) auf dem Hilfslager (40) vorzugsweise ebenfalls angelötet ist.
- Plattenwärmetauscher nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Hilfslager (40) mittels partieller Umformung der Deckplatte (10) geformt und somit einstückig mit derselben ausgebildet ist.
- Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Entlüftung (50) für einen Kühlkreislauf am Plattenwärmetauscher angeordnet ist, an dem der Plattenwärmetauscher angeschlossen ist.
- Plattenwärmetauscher nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Entlüftung (50) an der Deckplatte (10) des Plattenwärmetauschers befindet und mit einer Dichtschraube (51) verschlossen ist.
- Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussstutzen (12) auf einer geraden Linie (25) mit einem vertikal durch das Paket der Wärmetauscherplatten (1, 2) hindurchgehenden Eintritts - bzw. Austrittskanal (5, 6, 7, oder 8) angeordnet ist.
- Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussstutzen (12) seitlich versetzt zu einer vertikalen Linie (25) angeordnet ist, auf der sich der Eintritts - bzw. der Austrittskanal (5, 6, 7 oder 8) befindet.
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