EP1725824B1 - Stapelscheiben-wärmetauscher - Google Patents
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- EP1725824B1 EP1725824B1 EP05715746.3A EP05715746A EP1725824B1 EP 1725824 B1 EP1725824 B1 EP 1725824B1 EP 05715746 A EP05715746 A EP 05715746A EP 1725824 B1 EP1725824 B1 EP 1725824B1
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- stacked
- heat exchanger
- plate heat
- plate
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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
- F28F3/04—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
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- 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
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- F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
- F28D2021/008—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for vehicles
- F28D2021/0089—Oil coolers
Definitions
- the invention relates to a stacked plate heat exchanger, in particular a Intank oil cooler, for motor vehicles, with a plurality of stacked and interconnected, in particular soldered, elongated discs, which are composed of two identical, rotated by 180 ° to each other disc halves and a cavity for performing a medium to be cooled, such as oil, enclose in the longitudinal direction of the discs.
- German patent application DE 43 08 858 C2 is a disc heat exchanger with stacked and mutually soldered discs known, which are composed of two identical, rotated by 180 ° to each other disc halves and enclose a cavity for conducting a medium to be cooled.
- the disc halves are provided with a distinct rim for soldering the disc halves to a disc and with pads for soldering the discs together.
- the disc halves are provided on the inner and on the outer surface with frustoconical characteristics.
- the disk halves are designed mirror-symmetrically to their transverse and / or longitudinal axis.
- the frusto-conical shapes are arranged in a checkerboard pattern between the connection surfaces. Positive characteristics alternate with negative characteristics.
- the positive characteristics and the negative characteristics are knob-like.
- the disc halves enclose a cavity, which from a Fluid, such as oil, is flowed through.
- the protruding into this cavity pimples to ensure good swirling of the oil and increase the strength as a result of their Switzerlandankerfunktion.
- the US 2003/0131979 A1 discloses a stacked plate heat exchanger according to the preamble of claim 1.
- the object of the invention is a stacked plate heat exchanger, in particular an Intank oil cooler, for motor vehicles, with several stacked and interconnected, in particular soldered, elongated discs, which are composed of two identical, rotated by 180 ° to each other disc halves and a Cavity for performing a medium to be cooled, such as oil, enclose in the longitudinal direction of the discs to create, which is simple and inexpensive to produce.
- the stacked plate heat exchanger according to the invention should nevertheless ensure a good swirling of the medium to be cooled in the cavity formed between the pan halves.
- a stacked plate heat exchanger in particular an Intank oil cooler, for motor vehicles, with a plurality of stacked and interconnected, in particular soldered, elongated discs, which are composed of two disc halves and a cavity for carrying a medium to be cooled, such as oil in Enclose the longitudinal direction of the discs, each of the disc halves on a plurality of grooves which extend from one longitudinal side to the opposite longitudinal side of the disc half.
- the discs are also referred to as flat tubes or plates.
- the course of the grooves ensures the passage of coolant from one longitudinal side of the disc half to the opposite longitudinal side. In the cavity, the grooves ensure good turbulence of the medium to be cooled.
- a preferred embodiment of the stacked-plate heat exchanger is characterized in that the elongated discs of each two the same, are assembled by 180 ° to each other rotated disc halves. This considerably simplifies the production of the stacked plate heat exchanger according to the invention.
- Another preferred embodiment of the stacked plate heat exchanger is characterized in that the grooves extend in a straight line from one longitudinal side to the opposite longitudinal side of the pane half. This ensures an unhindered passage of coolant from one longitudinal side of the disk half to the opposite longitudinal side.
- the grooves are formed on one side in each disc half.
- the grooves are formed by straight, elongated, narrow depressions, which are formed on one side, for example, in a sheet material. Since the grooves are pronounced only on one side, simplifies the manufacture of the disc halves.
- Another preferred embodiment of the stacked plate heat exchanger is characterized in that the grooves are bounded on the longitudinal sides by a peripheral edge.
- the peripheral edge serves to connect two disc halves together, in particular to be soldered. As a result, the cavity between the two disc halves is sealed to the environment.
- a disc is formed by two abutting disc halves whose grooves are pronounced outwards.
- the grooves in the interior of the disc limit the flow path of the medium to be cooled.
- an inlet is provided at one end of the disc and an outlet for the medium to be cooled is provided at the other end of the disc.
- Another preferred embodiment of the stacked plate heat exchanger is characterized in that two discs with their abutting portions formed by the grooves abut each other and joined together by a soldering process. Coolant, for example water, can pass between the raised areas from one longitudinal side to the opposite longitudinal side of the respective half of the pane.
- the discs are provided in the edge region of through holes with cup-shaped, raised areas where the discs are also soldered together.
- a further preferred embodiment of the stacked plate heat exchanger is characterized in that the grooves extend at an angle of 35 ° to 55 °, in particular of 45 °, to the longitudinal axis of the associated pane half. This ensures, on the one hand, that the medium to be cooled can flow from one end to the other end of the disc through the cavity formed in the interior of the disc. On the other hand, it is also ensured by the course of the grooves according to the invention that the coolant can flow in two disks from one longitudinal side to the opposite longitudinal side.
- Another preferred embodiment of the stacked plate heat exchanger is characterized in that the grooves of two abutting disc halves are arranged at an angle of 70 ° to 110 °, in particular of 90 ° to each other.
- a flow path is created for the medium to be cooled in the interior of the discs, which has many changes of direction and vortex.
- This has the advantage that during operation in the cavity forming boundary layers are repeatedly torn. This leads to a greatly diluted heat transfer compared to a smooth channel without grooves.
- the medium to be cooled is thus subjected to many changes of direction as it flows through the cavity.
- the coolant can flow almost unhindered and straight through the grooves between two adjacent discs.
- the angle of 90 ° gives a nearly circular solder meniscus at the Verbiridungsstelle of the two grooves.
- the flow is influenced in the same way longitudinally and transversely to the main flow direction of the medium to be cooled.
- the angle is 80 ° to 100 °.
- the grooves have a depth of 0.8 to 1.5 mm, in particular of 1.15 mm. This depth has proven to be particularly advantageous in the context of the present invention.
- the grooves preferably have a depth of 0.5 mm to 1.5 mm.
- Another preferred embodiment of the stacked-plate heat exchanger is characterized in that the grooves of a half-disc are arranged parallel to each other at a distance of 3 to 5 mm, in particular of 4 mm, to each other. This pitch has proven to be particularly advantageous in the context of the present invention.
- the disc halves have a width of about 20 to 50 mm. This width has proven to be particularly advantageous in the context of the present invention.
- the disc halves preferably have a width of about 20 to 120 mm. Particularly preferred is a width of 70 to 80 mm, in particular of 76 mm.
- a further preferred embodiment of the stacked plate heat exchanger is characterized in that the hydraulic diameter has a value of 1.5 to 2.5 mm, in particular of 1.8 mm. This value has proved to be particularly advantageous in the context of the present invention.
- the hydraulic diameter between two adjacent disc halves along the main flow direction of the medium to be cooled represents the ratio between the permeable channel cross section and the heat exchange surface.
- the hydraulic diameter is defined as four times the ratio of the area ratio to the area density.
- the area ratio is determined as the ratio of the free channel cross-section to the total end face of the channel between two adjacent pane halves.
- the area density is determined by the Ratio between the heat transfer surface to the block volume.
- the hydraulic diameter should preferably remain as constant as possible over the entire main flow direction of the medium to be cooled. As a result, a uniform flowability of the cavity between two disc halves is achieved.
- a further preferred embodiment of the stacked plate heat exchanger is characterized in that the disc halves are formed from a metallic material, in particular aluminum or stainless steel.
- the discs are preferably joined together by brazing.
- Stainless steel is preferably used in commercial vehicles.
- Another preferred embodiment of the stacked plate heat exchanger is characterized in that at least one side of the disc halves is coated with soldering auxiliary material. Thereby, the manufacturing process of the stacked plate heat exchanger according to the invention can be simplified.
- the disc halves each have a pair of through holes as inflow and outflow conduits. About the through holes, the medium to be cooled enters the cavity between two disc or a flat tube forming disc halves.
- the discs may also be referred to as discs and the disc halves as disc halves.
- edge region of the through holes is formed raised.
- the edge region of the through holes is raised as far as the grooves or waves.
- Two adjoining raised edge regions of different disk halves seal the through holes and the cavity communicating with the through holes between two disk halves with respect to the environment through which coolant flows.
- Indentations are provided in the edge area of the through holes.
- the indentations serve to reinforce the disc halves in the area of the through holes.
- the impressions are, viewed in section, wave-shaped in the inlet area with wave crests and wave troughs.
- the wave crests and wave troughs essentially create punctiform contacts between two adjacent pane halves.
- a further preferred embodiment of the stacked-plate heat exchanger is characterized in that a plurality of pane halves are soldered in the entry region, both on its inside and on its outside substantially linearly with the respective adjacent pane halves. As a result, the internal pressure strength of the tubes formed from two disc halves increases sharply.
- a stacked-plate heat exchanger according to the invention is characterized in that the indentations, seen in plan view, extend in a meandering manner at least partially around the through-holes. As a result, the contact area between two disc halves is increased.
- a further preferred embodiment of the stacked-plate heat exchanger is characterized in that in each case two disc halves are integrally connected to each other by a longitudinally or transversely extending bending edge, to form a conduit means for the medium to be cooled. Since the two disc halves are already connected in one piece to the bending edge, they only need to be soldered together on one side. As a result, the cross-section through which the medium to be cooled flows increases. In addition, the number of required individual parts is reduced by half, since one part is still required per line device.
- the conduit means is formed by an elongate, in particular substantially rectangular, plate which is divided by the bending edge into two elongate halves which are folded together.
- the plate is preferably an embossed stamped part made of a metallic material which can be produced simply and inexpensively. In the folded state, the plate halves are congruent to each other.
- the plate has a relative to the plate surface raised peripheral edge.
- the plate is embossed within the peripheral edge, wherein the depth of the embossed surface is half the width of the conduit means.
- Another preferred embodiment of the stacked plate heat exchanger is characterized in that the peripheral edge is interrupted at the intersections with the bending edge. In the area of the bending edge, the plate has the same depth over the entire length of the bending edge. This avoids undesirable damage to the plate material in the area of the bending edge during folding.
- Another preferred embodiment of the stacked-plate heat exchanger is characterized in that the two plate halves lie in the folded state with the peripheral edge to each other. Preferably, the plate halves are soldered to each other at the peripheral edge.
- the above-mentioned object is achieved in that a previously described stacked plate heat exchanger is installed in the water tank.
- FIG. 1 a disc half 1 is shown in perspective.
- the disc half 1 has the shape of an elongated plate made of aluminum sheet with two straight longitudinal sides 2 and 3, which are arranged parallel to each other. At their ends 4 and 5, the disc half 1 is rounded in a semicircle. In the ends 4 and 5 through holes 8 and 9 are provided. The edge regions 10, 11 of the through holes 8, 9 are recessed, so that the edge regions 10, 11 on the underside of the disc half 1 are raised.
- the grooves 12 extend in a straight line from one longitudinal side 2 to the opposite longitudinal side 3 of the disc half 1.
- the grooves have the shape of elongated recesses, which are raised on the underside of the disc half 1.
- the grooves can not be straight, for example, wavy or zig-zag shaped.
- FIG. 2 is the end 4 of the disc half 1 from FIG. 1 shown in the subview.
- the edge region 10 and ten grooves 21 to 30 rise from the plane of the drawing.
- the ends of the grooves 21 to 30 are rounded to the longitudinal sides 2, 3 out.
- the longitudinal axis of the disc half 1 is denoted by 31.
- the grooves 21 to 30 are arranged at an angle ⁇ of 45 ° to the longitudinal axis 31.
- FIG. 3 it can be seen that the disc half 1 viewed in cross-section, a wave-shaped profile aufinreist.
- the wave-shaped cross-sectional profile is formed by the grooves, which are formed on one side in the half-disc 1.
- FIG. 4 two disc halves 1 and 42 are shown in perspective. The sides of the disc halves 1 and 42 on which rise the grooves are facing away from each other.
- the disc half 42 has exactly the same shape as the disc half 1. However, the disc half 42 is arranged rotated relative to the disc half 1 by 180 °. An end 44 with a through-hole 48, the edge region 50 of which rises from the plane of the drawing, is arranged above the through-hole 8 of the end 4 of the half-pane 1, the bowl-shaped edge region 10 of the through-hole 8 rising into the plane of the drawing. In the disc half 42 grooves 52 are formed, which rise out of the plane of the drawing. The grooves 52 are arranged at an angle ⁇ of 90 ° to the grooves 12, which rise into the plane of the drawing. The two disc halves 1 and 42 are soldered together to form a disc or a flat tube at the contact points of the grooves and in the edge region 2 and 3.
- FIG. 6 is a plurality of discs 60 soldered together. At the bottom, the through-holes of the disks 60 are closed by cover disks 61, 62. At the top of the discs 60 are at the ends of the through holes connecting pieces 67, 68 placed. Through one of the connecting pieces 67, 68, the medium to be cooled can be introduced into the interior of the discs 60. From the other connection piece 68, 67, the medium to be cooled from the discs 60 exit.
- the lens 61 is shown enlarged in perspective.
- the lens 61 has the shape of a circular disk 64, which has a circular, central elevation 65.
- the outer diameter of the circular elevation 65 is adapted to the inner diameter of the associated through-hole of the respective disc.
- stacked disc heat exchanger shown in perspective comprises seven discs 71 to 77, which are stacked on top of each other. Inside the discs 71 to 77, a plurality of substantially zigzag-shaped flow paths for the medium to be cooled are formed, which between the discs 71 to 77 rectilinearly pass through the recessed portions between every two grooves from one side to the opposite side corresponding disc half run.
- FIG. 10 a water box 78 is shown in which the in FIG. 6 installed stacked plate heat exchanger is installed.
- the discs 60 are disposed within the water box 78.
- the end stoppers 67, 68 protrude from the water box 78 out.
- FIG. 11 the water box 78 is off FIG. 10 attached to one side of a cooling network 79. To the other side of the cooling network 79, a further water tank 80 is grown. The two water boxes 78 and 80 and the cooling network 79 together form a coolant radiator 81 of a (not shown) motor vehicle.
- the profiling of the disc halves 1 and 42 is designed so that the wave profiles when stacking the discs touch selectively. This results in the interior of the discs again and again changes in direction for the flowing medium to be cooled.
- the large number of contact points at which the two halves of the disc are soldered together ensures good pressure stability.
- the leg angle of the profiling is 45 ° to the main flow direction of the medium to be cooled.
- the hydraulic diameter is 1.8 mm.
- the embossing angle is in a range between 20 ° and 60 ° to the main flow direction.
- the hydraulic diameter can vary between 1.5 mm and 2.5 mm.
- the large-area design in the inlet and outlet area enables a dense pane connection without the need for additional components.
- the disc halves have horizontal solder surfaces, whereby a sufficient flow passage of the coolant is ensured on the outside of the radiator.
- the disc halves are preferably slightly angled at its peripheral edge. As a result, the flatness of the disc is improved in the unsoldered state.
- the bending angle is between 5 ° and 20 °, preferably 10 °.
- the disc halves are made of aluminum and are connected by a Radlötrind.
- FIG. 12 it can be seen that in each case two disc halves are connected to one another by solder menisci 101, 102 and 103, 104.
- FIG. 13 it can be seen that the solder menisci 101 to 104 are almost circular in plan view.
- FIG. 14 a disc half 1 of a stacked-plate heat exchanger according to the invention is shown according to a further embodiment.
- the same reference characters are used as in the FIG. 1 illustrated embodiment. To avoid repetition, the preceding description of the FIG. 1 directed. In the following, only the differences between the exemplary embodiments will be discussed.
- the edge region 111 at the end 5 of the disc half 1 has meander-shaped indentations 115 and 116, which are connected by a connecting bead 117.
- the edge region 110 at the end 4 of the disc half 1 has meander-shaped indentations 118 and 119, which are interconnected by a connecting bead 120.
- two disc halves 1, as in FIG. 14 are, as described above, to form a disc or a flat tube, which is also referred to as a conduit means, soldered to each other at the contact points of the grooves 12 and in the edge regions 2 and 3 and at the indentations 118, 119.
- FIG. 15 a side view of a radiator block is shown, comprising a plurality of stacked flat tubes.
- FIG. 16 is the view of a section along the line XVI-XVI in FIG. 14 shown.
- various flat tubes of a radiator block in a stacked construction in the region of the meander-shaped indentations 115, 116 as well as on the indentations 118, 119 are connected to one another in a line-shaped manner.
- FIG. 17 is the view of a section along the line XVII-XVII in FIG. 14 shown.
- the meander-shaped impressions 116 are also referred to as reinforcement beads.
- reinforcement beads you can see how the Indentations are soldered to each other on the disc end both on the inside and on the outside of the stacked plate heat exchanger.
- FIG. 18 is the view of a section along the line XVIII-XVIII in FIG. 14 shown. Here you can see how the indentations 119 are soldered to each other on the disc end 4 both on the inside and on the outside of the stacked plate heat exchanger.
- FIG. 19 is an enlarged view of the detail XIX FIG. 14 shown.
- the shape of the indentations 118, 119 is designed so that discs stacked one above the other are soldered to each other in a line on both the inside and on the outside. As a result, the internal pressure strength of a tube formed from two disc halves increases sharply.
- the disc connections are in FIG. 19 shown meandering.
- FIG. 20 is a conduit means 140, which is also referred to as a flat tube or short tube, in the unfolded state -darkar.
- the flat tube 140 is formed by a plate 142, which has substantially the shape of a rectangle whose corners are rounded.
- the plate 142 is an aluminum sheet stamping having a bending edge 143 which divides the plate 142 longitudinally into two equal halves 145, 146, also referred to as disc halves.
- the two disc halves 145, 146 correspond, apart from their one-piece design, the disc halves of the preceding embodiments.
- the plate 142 is bounded on the outside by a peripheral edge 148, which serves to solder the two plate halves 145, 146 in the folded or folded state together. Within the peripheral edge 148, the plate halves 145, 146 provided with embossed grooves, as described above.
- FIG. 21 the pipe 140 is shown in the partially closed state.
- the tube 140 is shown in the closed state in plan view.
- the tube 140 is the uppermost flat tube of a Stacking plate heat exchanger with several stacked flat tubes.
- FIG. 23 is a side view of the stacked plate heat exchanger FIG. 22 shown.
- the stacked-plate heat exchanger in addition to the flat tube 140, also comprises six further flat tubes 150 to 155, which are soldered together in a stacked construction.
- FIG. 24 is the view of a section along the line XXIV-XXIV in Figure 22 dargestelit.
- the sectional view shows that the stacked-plate heat exchanger is formed from folded flat tubes 140, 150 to 155.
- the folded flat tubes have the advantage that the length of the Dichtlötnaht reduced by almost half.
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Description
- Die Erfindung betrifft einen Stapelscheiben-Wärmetauscher, insbesondere einen Intank-Ölkühler, für Kraftfahrzeuge, mit mehreren aufeinander gestapelten und miteinander verbundenen, insbesondere verlöteten, länglichen Scheiben, die aus jeweils zwei gleichen, um 180° zueinander gedrehten Scheibenhälften zusammengesetzt sind und einen Hohlraum zum Durchführen eines zu kühlenden Mediums, wie Öl, in Längsrichtung der Scheiben umschließen.
- Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 43 08 858 C2 ist ein Scheibenwärmetauscher mit aufeinander gestapelten und untereinander verlöteten Scheiben bekannt, die aus zwei gleichen, um 180° zueinander gedrehten Scheibenhälften zusammengesetzt sind und einen Hohlraum zur Leitung eines zu kühlenden Mediums umschließen. Die Scheibenhälften sind mit einem ausgeprägten Rand zum Verlöten der Scheibenhälften zu einer Scheibe und mit Anschlussflächen zum Verlöten der Scheiben untereinander versehen. Außerdem sind die Scheibenhälften an der Innen- und an der Außenfläche mit kegelstumpfförmigen Ausprägungen versehen. Die Scheibenhälften sind spiegelsymmetrisch zu ihrer Quer- und/oder Längsachse ausgestaltet. Die kegelstumpfförmigen Ausprägungen sind zwischen den Anschlussflächen schachbrettartig angeordnet. Positive Ausprägungen wechseln sich mit negativen Ausprägungen ab. Die positiven Ausprägungen und die negativen Ausprägungen sind noppenähnlich ausgebildet. Im montierten Zustand umschließen die Scheibenhälften einen Hohlraum, der von einem Fluid, beispielsweise Öl, durchströmt wird. Die in diesen Hohlraum hineinragenden Noppen sollen für eine gute Verwirbelung des Öls sorgen und in Folge ihrer Zugankerfunktion die Festigkeit steigern. - Die
US 2003/0131979 A1 offenbart einen Stapelscheiben-Wärmetauscher gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. - Aufgabe der Erfindung ist es, einen Stapelscheiben-Wärmetauscher, insbesondere einen Intank-Ölkühler, für Kraftfahrzeuge, mit mehreren aufeinander gestapelten und miteinander verbundenen, insbesondere verlöteten, länglichen Scheiben, die aus jeweils zwei gleichen, um 180° zueinander gedrehten Scheibenhälften zusammengesetzt sind und einen Hohlraum zum Durchführen eines zu kühlenden Mediums, wie Öl, in Längsrichtung der Scheiben umschließen, zu schaffen, der einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist. Der erfindungsgemäße Stapelscheiben-Wärmetauscher soll dennoch eine gute Verwirbelung des zu kühlenden Mediums in dem zwischen den Scheibenhälften ausgebildeten Hohlraum gewährleisten.
- Die Aufgabe wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
- Bei einem Stapelscheiben-Wärmetauscher, insbesondere einem Intank-Ölkühler, für Kraftfahrzeuge, mit mehreren aufeinander gestapelten und miteinander verbundenen, insbesondere verlöteten, länglichen Scheiben, die aus jeweils zwei Scheibenhälften zusammengesetzt sind und einen Hohlraum zum Durchführen eines zu kühlenden Mediums, wie Öl, in Längsrichtung der Scheiben umschließen, weist jede der Scheibenhälften eine Vielzahl von Rillen auf, die von einer Längsseite zu der entgegengesetzten Längsseite der Scheibenhälfte verlaufen. Die Scheiben werden auch als Flachrohre oder Platten bezeichnet. Der Verlauf der Rillen gewährleistet den Durchtritt von Kühlmittel von einer Längsseite der Scheibenhälfte zu der entgegengesetzten Längsseite. In dem Hohlraum sorgen die Rillen für eine gute Verwirbelung des zu kühlenden Mediums.
- Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Stapelscheiben-Wärmetauschers ist dadurch gekennzeichnet, dass die länglichen Scheiben aus jeweils zwei gleichen, um 180° zueinander gedrehten Scheibenhälften zusammengesetzt sind. Dadurch wir die Herstellung des erfindungsgemäßen Stapelscheiben-Wärmetauschers erheblich vereinfacht.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Stapelscheiben-Wärmetauschers ist dadurch gekennzeichnet, dass die Rillen geradlinig von einer Längsseite zu der entgegengesetzten Längsseite der Scheibenhälfte verlaufen. Dadurch wird ein ungehinderter Durchtritt von Kühlmittel von einer Längsseite der Scheibenhälfte zu der entgegengesetzten Längsseite gewährleistet.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Stapelscheiben-Wärmetauschers ist dadurch gekennzeichnet, dass die Rillen einseitig in jeder Scheibenhälfte ausgeprägt sind. Die Rillen werden von geradlinigen, länglichen, schmalen Vertiefungen gebildet, die einseitig zum Beispiel in einem Blechmaterial ausgeprägt sind. Da die Rillen nur einseitig ausgeprägt sind, vereinfacht sich die Herstellung der Scheibenhälften.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Stapelscheiben-Wärmetauschers ist dadurch gekennzeichnet, dass die Rillen an den Längsseiten von einem umlaufenden Rand begrenzt werden. Der umlaufende Rand dient dazu, zwei Scheibenhälften miteinander zu verbinden, insbesondere zu verlöten. Dadurch wird der Hohlraum zwischen den beiden Scheibenhälften zur Umgebung hin abgedichtet.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Stapelscheiben-Wärmetauschers ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Scheibe von zwei aneinander anliegenden Scheibenhälften gebildet wird, deren Rillen nach außen ausgeprägt sind. Die Rillen begrenzen im Inneren der Scheibe den Strömungsweg des zu kühlenden Mediums. Vorzugsweise ist an einem Ende der Scheibe ein Eingang und an dem anderen Ende der Scheibe ein Ausgang für das zu kühlende Medium vorgesehen.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Stapelscheiben-Wärmetauschers ist dadurch gekennzeichnet, dass zwei Scheiben mit ihren von den Rillen gebildeten erhabenen Bereichen aneinander anliegen und durch einen Lötprozess miteinander verbunden sind. Zwischen den erhabenen Bereichen kann Kühlmittel, zum Beispiel Wasser, von einer Längsseite zu der entgegengesetzten Längsseite der jeweiligen Scheibenhälfte gelangen. Außerdem sind die Scheiben im Randbereich von Durchgangslöchern mit napfförmigen, erhabenen Bereichen ausgestattet, an denen die Scheiben ebenfalls miteinander verlötet sind.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Stapelscheiben-Wärmetauschers ist dadurch gekennzeichnet, dass die Rillen in einem Winkel von 35° bis 55°, insbesondere von 45°, zur Längsachse der zugehörigen Scheibenhälfte verlaufen. Dadurch wird einerseits gewährleistet, dass das zu kühlende Medium von einem Ende zu dem anderen Ende der Scheibe durch den im Inneren der Scheibe gebildeten Hohlraum strömen kann. Andererseits wird durch den erfindungsgemäßen Verlauf der Rillen auch gewährleistet, dass das Kühlmittel in zwei Scheiben von einer Längsseite zu der entgegengesetzten Längsseite strömen kann.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Stapelscheiben-Wärmetauschers ist dadurch gekennzeichnet, dass die Rillen von zwei aneinander anliegenden Scheibenhälften in einem Winkel von 70° bis 110°, insbesondere von 90°, zueinander angeordnet sind. Dadurch wird für das zu kühlende Medium im Inneren der Scheiben ein Strömungsweg geschaffen, der viele Richtungswechsel und Wirbel aufweist. Das hat den Vorteil, dass sich im Betrieb in dem Hohlraum bildende Grenzschichten immer wieder aufgerissen werden. Das führt, im Vergleich mit einem glatten Kanal ohne Rillen, zu einem stark verwässerten Wärmeübergang. Das zu kühlende Medium ist also beim Durchströmen des Hohlraums vielen Richtungswechseln unterworfen. Demgegenüber kann das Kühlmittel nahezu ungehindert und geradlinig durch die Rillen zwischen zwei aneinander anliegenden Scheiben strömen. Der Winkel von 90° ergibt einen nahezu kreisrunden Lötmeniskus an der Verbiridungsstelle der zwei Rillen. Hierdurch wird die Strömung längs und quer zur Hauptströmungsrichtung des zu kühlenden Mediums gleich beeinflusst. Vorzugsweise beträgt der Winkel 80° bis 100°.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Stapelscheiben-Wärmetauschers ist dadurch gekennzeichnet, dass die Rillen eine Tiefe von 0,8 bis 1,5 mm, insbesondere von 1,15 mm, aufweisen. Diese Tiefe hat sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung als besonders vorteilhaft erwiesen. Insbesondere bei Kraftstoffkühlern weisen die Rillen vorzugsweise eine Tiefe von 0,5 mm bis 1,5 mm auf.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Stapelscheiben-Wärmetauschers ist dadurch gekennzeichnet, dass die Rillen einer Scheibenhälfte parallel zueinander in einem Abstand von 3 bis 5 mm, insbesondere von 4 mm, zueinander angeordnet sind. Dieses Teilungsmaß hat sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung als besonders vorteilhaft erwiesen.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Stapelscheiben-Wärmetauschers ist dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibenhälften eine Breite von etwa 20 bis 50 mm aufweisen. Diese Breite hat sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung als besonders vorteilhaft erwiesen. Bei Nutzfahrzeugen weisen die Scheibenhälften vorzugsweise eine Breite von etwa 20 bis 120 mm auf. Besonders bevorzugt wird eine Breite von 70 bis 80 mm, insbesondere von 76 mm.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Stapelscheiben-Wärmetauschers ist dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Durchmesser einen Wert von 1,5 bis 2,5 mm, insbesondere von 1,8 mm, aufweist. Dieser Wert hat sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung als besonders vorteilhaft erwiesen.
- Der hydraulische Durchmesser zwischen zwei benachbarten Scheibenhälften entlang der Hauptströmungsrichtung des zu kühlenden Mediums stellt das Verhältnis zwischen dem durchströmbaren Kanalquerschnitt und der Wärmeaustauschfläche dar. Der hydraulische Durchmesser ist als das Vierfache des Verhältnisses aus dem Flächenverhältnis zu der Flächendichte definiert. Das Flächenverhältnis bestimmt sich als das Verhältnis von dem freien Kanalquerschnitt zu der Gesamtstirnfläche des Kanals zwischen zwei benachbarten Scheibenhälften. Die Flächendichte bestimmt sich aus dem Verhältnis zwischen der Wärme übertragenden Fläche zu dem Blockvolumen. Der hydraulische Durchmesser sollte vorzugsweise über die gesamte Hauptströmungsrichtung des zu kühlenden Mediums hinweg möglichst konstant bleiben. Dadurch wird eine gleichmäßige Durchströmbarkeit des Hohlraums zwischen zwei Scheibenhälften erzielt.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Stapelscheiben-Wärmetauschers ist dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibenhälften aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus Aluminium oder Edelstahl, gebildet sind. Die Scheiben werden vorzugsweise durch Hartlöten miteinander verbunden. Edelstahl wird bevorzugt bei Nutzfahrzeugen verwendet.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Stapelscheiben-Wärmetauschers ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Seite der Scheibenhälften mit Löthilfsmaterial beschichtet ist. Dadurch kann der Herstellungsprozess des erfindungsgemäßen Stapelscheiben-Wärmetauschers vereinfacht werden.
- Die Scheibenhälften weisen als Zuflussleitungen und Abflussleitungen je ein Paar Durchgangslöcher auf. Über die Durchgangslöcher gelangt das zu kühlende Medium in den Hohlraum zwischen zwei eine Scheibe oder ein Flachrohr bildenden Scheibenhälften. Die Scheiben können auch als Platten und die Scheibenhälften als Plattenhälften bezeichnet werden.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Stapelscheiben-Wärmetauschers ist dadurch gekennzeichnet, dass der Randbereich der Durchgangslöcher erhaben ausgebildet ist. Vorzugsweise ist der Randbereich der Durchgangslöcher genauso weit erhaben wie die Rillen oder Wellen. Zwei aneinander anliegende erhabene Randbereiche unterschiedlicher Scheibenhälften dichten die Durchgangslöcher und den mit den Durchgangslöchern in Verbindung stehenden Hohlraum zwischen zwei Scheibenhälften gegenüber der von Kühlmittel durchströmten Umgebung ab.
- In dem Randbereich der Durchgangslöcher sind Einprägungen vorgesehen. Die Einprägungen dienen dazu, die Scheibenhälften im Bereich der Durchgangslöcher zu verstärken.
- Die Einprägungen sind, im Schnitt betrachtet, im Eintrittsbereich wellenförmig mit Wellenbergen und Wellentälern ausgebildet. Die Wellenberge und Wellentäler schaffen im Wesentlichen punktuelle Kontakte zwischen zwei benachbarten Scheibenhälften.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Stapelscheiben-Wärmetauschers ist dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Scheibenhälften im Eintrittsbereich sowohl auf ihrer Innenseite als auch auf ihrer Außenseite im Wesentlichen linienförmig mit den jeweils benachbarten Scheibenhälften verlötet sind. Dadurch steigt die Innendruckfestigkeit der aus jeweils zwei Scheibenhälften gebildeten Rohre stark an.
- Ein erfindungsgemäßer Stapelscheiben-Wärmetauscher ist dadurch gekennzeichnet, dass die Einprägungen, in der Draufsicht betrachtet, mäanderförmig zumindest teilweise um die Durchgangslöcher herum verlaufen. Dadurch wird die Kontaktfläche zwischen jeweils zwei Scheibenhälften vergrößert.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Stapelscheiben-Wärmetauschers ist dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei Scheibenhälften durch eine in Längsrichtung oder in Querrichtung verlaufende Biegekante einstückig miteinander verbunden sind, um eine Leitungseinrichtung für das zu kühlende Medium zu bilden. Da die beiden Scheibenhälften an der Biegekante bereits einstückig miteinander verbunden sind, müssen sie nur noch an einer Seite miteinander verlötet werden. Dadurch vergrößert sich der von dem zu kühlenden Medium durchströmte Querschnitt. Darüber hinaus verringert sich die Anzahl der benötigten Einzelteile um die Hälfte, da pro Leitungseinrichtung noch ein Teil benötigt wird.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Stapelscheiben-Wärmetauschers ist dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungseinrichtung von einer länglichen, insbesondere im Wesentlichen rechteckförmigen, Platte gebildet wird, die durch die Biegekante in zwei längliche Hälften unterteilt ist, die zusammengefaltet sind. Bei der Platte handelt es sich vorzugsweise um ein geprägtes Stanzteil aus einem metallischen Werkstoff, das einfach und kostengünstig herstellbar ist. Im zusammengefalteten Zustand liegen die Plattenhälften deckungsgleich aufeinander.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Stapelscheiben-Wärmetauschers ist dadurch gekennzeichnet, dass die Platte einen gegenüber der Plattenoberfläche erhabenen umlaufenden Rand aufweist. Vorzugsweise ist die Platte innerhalb des umlaufenden Rands eingeprägt, wobei die Tiefe der eingeprägten Fläche die halbe lichte Weite der Leitungseinrichtung beträgt.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Stapelscheiben-Wärmetauschers ist dadurch gekennzeichnet, dass der umlaufende Rand an den Schnittpunkten mit der Biegekante unterbrochen ist. Im Bereich der Biegekante hat die Platte über die gesamte Länge der Biegekante die gleiche Tiefe. Dadurch wird eine unerwünschte Beschädigung des Plattenmaterials im Bereich der Biegekante beim Zusammenfalten vermieden.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Stapelscheiben-Wärmetauschers ist dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Plattenhälften im zusammengefalteten Zustand mit dem umlaufenden Rand aneinander anliegen. Vorzugsweise sind die Plattenhälften an dem umlaufenden Rand miteinander verlötet.
- Bei einem Fahrzeugkühler mit mindestens einem Wasserkasten, ist die oben angegebene Aufgabe dadurch gelöst, dass ein vorab beschriebener Stapelscheiben-Wärmetauscher in den Wasserkasten eingebaut ist.
- Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Es zeigen:
- Figur 1
- eine perspektivische Darstellung einer Scheibenhälfte;
- Figur 2
- ein Ende der Scheibenhälfte aus
Figur 1 in der Untersicht; - Figur 3
- die Ansicht eines Schnitts entlang der Linie III-III in
Figur 2 ; - Figur 4
- eine perspektivische Darstellung von zwei Scheibenhälften;
- Figur 5
- einen vergrößerten Ausschnitt aus
Figur 4 ; - Figur 6
- eine perspektivische Darstellung von sieben Scheiben, die zu einem erfindungsgemäßen Stapelscheiben-Wärmetauscher zusammengebaut sind;
- Figur 7
- eine vergrößerte, perspektivische Darstellung einer Abschlussscheibe des in
Figur 6 dargestellten Stapelscheiben-Wärmetauschers; - Figur 8
- die Ansicht eines Querschnitts durch ein Ende des in
Figur 6 dargestellten Stapelscheiben-Wärmetauschers, - Figur 9
- ein Ende des in
Figur 6 dargestellten Stapelscheiben-Wärmetauschers in der Seitenansicht; - Figur 10
- eine perspektivische Darstellung eines Wasserkastens mit einem eingebauten Stapelscheiben-Wärmetauscher;
- Figur 11
- einen Kühler mit einem eingebauten Wasserkasten, wie er in
Figur 10 dargestellt ist; - Figur 12
- eine Darstellung der Lötmenisken im Kanalschnitt;
- Figur 13
- eine Darstellung von nahezu kreisrunden Lötmenisken in der Draufsicht;
- Figur 14
- einen Stapelscheibenwärmetauscher gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung in der Draufsicht;
- Figur 15
- den Stapelscheibenwärmetauscher aus
Figur 14 in der Seitenansicht; - Figur 16
- die Ansicht eines Schnitts entlang der Linie XVI-XVI in
Figur 14 ; - Figur 17
- die Ansicht eines Schnitts entlang der Linie XVII-XVII in
Figur 14 ; - Figur 18
- die Ansicht eines Schnitts entlang der Linie XVIII-XVIII in
Figur 14 ; - Figur 19
- eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit XIX aus
Figur 14 ; - Figur 20
- eine erfindungsgemäße Leitungseinrichtung im aufgeklappten Zustand in der Draufsicht;
- Figur 21
- die Leitungseinrichtung aus
Figur 20 im halb zusammengeklappten Zustand; - Figur 22
- einen Stapelscheiben-Wärmetauscher mit einer geschlossenen Leitungseinrichtung, wie sie in den
Figuren 20 und 21 dargestellt ist, im geschlossenen Zustand in der Draufsicht; - Figur 23
- den Stapelscheiben-Wärmetauscher aus
Figur 22 in der Seitenansicht und - Figur 24
- die Ansicht eines Schnitts entlang der Linie XXIV-XXIV in
Figur 22 . - In
Figur 1 ist eine Scheibenhälfte 1 perspektivisch dargestellt. Die Scheibenhälfte 1 hat die Gestalt einer länglichen Platte aus Aluminiumblech mit zwei geraden Längsseiten 2 und 3, die parallel zueinander angeordnet sind. An ihren Enden 4 und 5 ist die Scheibenhälfte 1 halbkreisförmig abgerundet. In den Enden 4 und 5 sind Durchgangslöcher 8 und 9 vorgesehen. Die Randbereiche 10, 11 der Durchgangslöcher 8, 9 sind vertieft ausgeprägt, so dass die Randbereiche 10, 11 auf der Unterseite der Scheibenhälfte 1 erhaben sind. - Zwischen den Durchgangslöchern 8 und 9 sind in der Scheibenhälfte 1 eine Vielzahl von Rillen 12 ausgeprägt. Die Rillen 12 verlaufen geradlinig von einer Längsseite 2 zu der entgegengesetzten Längsseite 3 der Scheibenhälfte 1. Die Rillen haben die Gestalt länglicher Vertiefungen, die auf der Unterseite der Scheibenhälfte 1 erhaben sind. Die Rillen können aber auch nicht geradlinig, zum Beispiel wellen- oder zick-zack-förmig verlaufen.
- In
Figur 2 ist das Ende 4 der Scheibenhälfte 1 ausFigur 1 in der Untersicht dargestellt. Der Randbereich 10 und zehn Rillen 21 bis 30 erheben sich aus der Zeichenebene. Die Enden der Rillen 21 bis 30 sind zu den Längsseiten 2, 3 hin gerundet. Die Längsachse der Scheibenhälfte 1 ist mit 31 bezeichnet. Die Rillen 21 bis 30 sind in einem Winkel α von 45° zu der Längsachse 31 angeordnet. - In
Figur 3 sieht man, dass die Scheibenhälfte 1 im Querschnitt betrachtet, ein wellenförmiges Profil aufinreist. Das wellenförmige Querschnittspröfil wird durch die Rillen gebildet, die einseitig in der Scheibenhälfte 1 ausgeprägt sind. - In
Figur 4 sind zwei Scheibenhälften 1 und 42 perspektivisch dargestellt. Die Seiten der Scheibenhälften 1 und 42 auf denen sich die Rillen erheben, sind voneinander abgewandt. - In
Figur 5 sieht man, dass die Scheibenhälfte 42 exakt die gleiche Gestalt aufweist wie die Scheibenhälfte 1. Allerdings ist die Scheibenhälfte 42 gegenüber der Scheibenhälfte 1 um 180° verdreht angeordnet. Ein Ende 44 mit einem Durchgangsloch 48, dessen Randbereich 50 sich aus der Zeichenebene erhebt, ist über dem Durchgangsloch 8 des Endes 4 der Scheibenhälfte 1 angeordnet, wobei sich der napfförmige Randbereich 10 des Durchgangslochs 8 in die Zeichenebene hinein erhebt. In der Scheibenhälfte 42 sind Rillen 52 ausgebildet, die sich aus der Zeichenebene heraus erheben. Die Rillen 52 sind in einem Winkel β von 90° zu den Rillen 12 angeordnet, die sich in die Zeichenebene hinein erheben. Die beiden Scheibenhälften 1 und 42 werden zur Bildung einer Scheibe oder eines Flachrohrs an den Berührungsstellen der Rillen und im Randbereich 2 und 3 miteinander verlötet. - In
Figur 6 ist eine Vielzahl von Scheiben 60 miteinander verlötet. An der Unterseite sind die Durchgangslöcher der Scheiben 60 durch Abschlussscheiben 61, 62 verschlossen. An der Oberseite der Scheiben 60 sind an den Enden auf die Durchgangslöcher Anschlussstutzen 67, 68 aufgesetzt. Durch einen der Anschlussstutzen 67, 68 kann das zu kühlende Medium in das Innere der Scheiben 60 eingeführt werden. Aus dem anderen Anschlussstutzen 68, 67 kann das zu kühlende Medium aus den Scheiben 60 austreten. - In
Figur 7 ist die Abschlussscheibe 61 perspektivisch vergrößert dargestellt. Die Abschlussscheibe 61 hat die Gestalt einer Kreisscheibe 64, die eine kreisrunde, zentrale Erhöhung 65 aufweist. Der Außendurchmesser der kreisrunden Erhöhung 65 ist an den Innendurchmesser des zugehörigen Durchgangslochs der jeweiligen Scheibe angepasst. - In den
Figuren 8 und 9 sieht man, dass der inFigur 6 perspektivisch dargestellte Stapelscheiben-Wärmetauscher sieben Scheiben 71 bis 77 umfasst, die übereinander gestapelt sind. Im Inneren der Scheiben 71 bis 77 ist eine Vielzahl von im Wesentlichen zick-zack-förmigen Strömungswegen für das zu kühlende Medium ausgebildet, die zwischen den Scheiben 71 bis 77 geradlinig durch die vertieften Bereiche zwischen jeweils zwei Rillen von einer Seite zu der entgegengesetzten Seite der entsprechenden Scheibenhälfte verlaufen. - In
Figur 10 ist ein Wasserkasten 78 dargestellt, in dem der inFigur 6 dargestellten Stapelscheiben-Wärmetauscher eingebaut ist. Die Scheiben 60 sind innerhalb des Wasserkastens 78 angeordnet. Die Abschlussstutzen 67, 68 ragen aus dem Wasserkasten 78 heraus. - In
Figur 11 ist der Wasserkasten 78 ausFigur 10 an eine Seite eines Kühlnetzes 79 angebaut. An die andere Seite des Kühlnetzes 79 ist ein weitere Wasserkasten 80 angebaut. Die beiden Wasserkästen 78 und 80 und das Kühlnetz 79 bilden zusammen einen Kühlmittelkühler 81 eines (nicht dargestellten) Kraftfahrzeugs. - Die Profilierung der Scheibenhälften 1 und 42 ist so ausgelegt, dass sich die Wellenprofile beim Aufeinanderlegen der Scheiben punktuell berühren. Daraus ergeben sich im Inneren der Scheiben immer wieder Richtungsänderungen für das durchströmende zu kühlende Medium. Die Vielzahl der Berührungsstellen, an denen die beiden Scheibenhälften miteinander verlötet sind, gewährleistet eine gute Druckstabilität. Der Schenkelwinkel der Profilierung beträgt 45° zur Hauptströmungsrichtung des zu kühlenden Mediums. Der hydraulische Durchmesser beträgt 1,8 mm. Der Einprägewinkel liegt in einem Bereich zwischen 20° und 60° zur Hauptströmungsrichtung. Der hydraulische Durchmesser kann zwischen 1,5 mm und 2,5 mm variieren.
- Die großflächige Ausprägung im Ein- und Austrittsbereich ermöglicht eine dichte Scheibenverbindung, ohne dass zusätzliche Bauteile verwendet werden müssen. Die Scheibenhälften weisen waagerechte Lötflächen auf, wodurch ein ausreichender Strömungsdurchtritt des Kühlmittels auf der Außenseite des Kühlers gewährleistet wird. Die Scheibenhälften sind an ihrem umlaufenden Rand vorzugsweise leicht abgewinkelt. Dadurch wird die Ebenheit der Scheibe in unverlötetem Zustand verbessert. Der Abkantwinkel beträgt zwischen 5° und 20°, vorzugsweise 10°. Die Scheibenhälften bestehen aus Aluminium und sind durch einen Radlötprozess miteinander verbunden.
- In
Figur 12 sieht man, dass jeweils zwei Scheibenhälften durch Lötmenisken 101, 102 und 103, 104 miteinander verbunden sind. InFigur 13 sieht man, dass die Lötmenisken 101 bis 104 in der Draufsicht nahezu kreisrund ausgebildet sind. - In
Figur 14 ist eine Scheibenhälfte 1 eines erfindungsgemäßen Stapelscheiben-Wärmetauschers gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel dargestellt. Zur Bezeichnung gleicher Teile werden die gleichen bezugszeichen verwendet, wie bei dem inFigur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die vorangegangene Beschreibung derFigur 1 verwiesen. Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen eingegangen. - Bei der in
Figur 14 dargestellten Scheibenhälfte 1 sind die Randbereiche 110, 111 der Durchgangslöcher 8, 9 mit Einprägungen versehen. Der Randbereich 111 an dem Ende 5 der Scheibenhälfte 1 weist mäanderförmige Einprägungen 115 und 116 auf, die durch eine Verbindungssicke 117 verbunden sind. Der Randbereich 110 an dem Ende 4 der Scheibenhälfte 1 weist mäanderförmige Einprägungen 118 und 119 auf, die durch eine Verbindungssicke 120 miteinander verbunden sind. Jeweils zwei Scheibenhälften 1, wie sie inFigur 14 dargestellt sind, werden, wie vorab beschrieben ist, zur Bildung einer Scheibe oder eines Flachrohrs, das auch als Leitungseinrichtung bezeichnet wird, an den Berührstellen der Rillen 12 und in den Randbereichen 2 und 3 sowie an den Einprägungen 118, 119 miteinander verlötet. - In
Figur 15 ist eine Seitenansicht eines Kühlerblocks dargestellt, der mehrere übereinander gestapelte Flachrohre umfasst. - In
Figur 16 ist die Ansicht eines Schnitts entlang der Linie XVI-XVI inFigur 14 dargestellt. In der Schnittansicht sieht man, dass verschiedene Flachrohre eines Kühlerblocks in Stapelbauweise im Bereich der mäanderförmigen Einprägungen 115, 116 sowie an den Einprägungen 118, 119 linienförmig miteinander verbunden sind. - In
Figur 17 ist die Ansicht eines Schnitts entlang der Linie XVII-XVII inFigur 14 dargestellt. In der Schnittdarstellung sieht man, dass durch die mäanderförmigen Einprägungen 116 die Anzahl der im Wesentlichen linienförmigen Kontaktflächen vergrößert wird. Die mäanderförmigen Einprägungen 116 werden auch als Verstärkungssicken bezeichnet. Hier sieht man, wie die Einprägungen am Scheibenende sowohl auf der Innenseite als auch auf der Außenseite des Stapelscheiben-Wärmetauschers miteinander verlötet sind. - In
Figur 18 ist die Ansicht eines Schnitts entlang der Linie XVIII-XVIII inFigur 14 dargestellt. Hier sieht man, wie die Einprägungen 119 an dem Scheibenende 4 sowohl auf der Innenseite als auch auf der Außenseite des Stapelscheiben-Wärmetauschers miteinander verlötet sind. - In
Figur 19 ist eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit XIX ausFigur 14 gezeigt. Die Form der Einprägungen 118, 119 ist so ausgeführt, dass übereinander gestapelte Scheiben linienförmig sowohl auf der Innen- als auch auf der Außenseite miteinander verlötet sind. Hierdurch steigt die Innendruckfestigkeit eines aus zwei Scheibenhälften gebildeten Rohres stark an. Die Scheibenverbindungen sind inFigur 19 mäanderförmig dargestellt. - In
Figur 20 ist eine Leitungseinrichtung 140, die auch als Flachrohr oder Kurzrohr bezeichnet wird, im aufgeklappten Zustand -dargestellt. Das Flachrohr 140 wird von einer Platte 142 gebildet, die im Wesentlichen die Gestalt eines Rechtecks aufweist, dessen Ecken abgerundet sind. Bei der Platte 142 handelt es sich um ein Stanzteil aus Aluminiumblech, das eine Biegekante 143 aufweist, durch welche die Platte 142 in Längsrichtung in zwei gleich große Hälften 145, 146 unterteilt wird, die auch als Scheibenhälften bezeichnet werden. Die beiden Scheibenhälften 145, 146 entsprechen, abgesehen von ihrer einstückigen Ausbildung den Scheibenhälften der vorangegangenen Ausführungsbeispiele. Die Platte 142 wird außen von einem umlaufenden Rand 148 begrenzt, der dazu dient, die beiden Plattenhälften 145, 146 im zusammengefalteten oder zusammengeklappten Zustand miteinander zu verlöten. Innerhalb des umlaufenden Randes 148 sind die Plattenhälften 145, 146 mit eingeprägten Rillen versehen, wie sie vorab beschrieben sind. - In
Figur 21 ist das Rohr 140 im teilweise geschlossenen Zustand dargestellt. - In
Figur 22 ist das Rohr 140 im geschlossenen Zustand in der Draufsicht dargestellt. Bei dem Rohr 140 handelt es sich um das oberste Flachrohr eines Stapelscheiben-Wärmetauschers mit mehreren übereinander gestapelten Flachrohren. - In
Figur 23 ist eine Seitenansicht des Stapelscheiben-Wärmetauschers ausFigur 22 dargestellt. In der Seitenansicht sieht man, dass der Stapelscheiben-Wärmetauscher neben dem Flachrohr 140 noch sechs weitere Flachrohre 150 bis 155 umfasst, die in Stapelbauweise miteinander verlötet sind. - In
Figur 24 ist die Ansicht eines Schnitts entlang der Linie XXIV-XXIV in Figur 22 dargestelit. In der Schnittansicht sieht man, dass der Stapelscheiben-Wärmetauscher aus zusammengefalteten Flachrohren 140, 150 bis 155 gebildet ist. Durch die einstückig Ausbildung der Flachrohre verringert sich sie für den Aufbau des Stapelscheibenwärmetauschers notwendige Teileanzahl auf die Hälfte. Die gefalteten Flachrohre haben den Vorteil, dass sich die Länge der Dichtlötnaht um nahezu die Hälfte reduziert.
Claims (23)
- Stapelscheiben-Wärmetauscher, insbesondere Intank-Ölkühler, der in einen Kühlmittelkasten eines Kühlmittelkühlers eingebaut werden kann, für Kraftfahrzeuge, mit mehreren aufeinander gestapelten und miteinander verbundenen, insbesondere verlöfieten, länglichen Scheiben (71-77), die aus jeweils zwei Scheibenhälften zusammengesetzt sind und einen Hohlraum zum Durchführen eines zu kühlenden Mediums, wie Öl, in Längsrichtung der Scheiben umschließen, wobei jede der Scheibenhälften (1,42) eine Vielzahl von Rillen (21-30) aufweist, die von einer Längsseite (2) zu der entgegengesetzten Längsseite (3) der Scheibenhälfte (1) verlaufen, wobei die Scheibenhälften (1) als Zuflussleitungen und Abflussleitungen je ein Paar Durchgangslöcher (8,9) aufweisen und in dem Randbereich (110;111) der Durchgangslöcher (8,9) Einprägungen (115-120) vorgesehen sind und die Einprägingen (115,116,118,119), im Schnitt betrachtet, wellenförmig mit Wellenbergen und Wellentälern ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Einprägungen (115,116,118,119), in der Draufsicht betrachtet, mäanderförmig zumindest teilweise um die Durchgangslöcher (8,9) herum verlaufen.
- Stapelscheiben-Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die länglichen Scheiben aus jeweils zwei gleichen, um 180° zueinander gedrehten Scheibenhälften (1,42) zusammengesetzt sind.
- Stapelscheiben-Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillen geradlinig von einer Längsseite zu der entgegengesetzten Längsseite der Scheibenhälfte verlaufen.
- Stapelscheiben-Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillen (21-30) einseitig in jeder Scheibenhälfte (1) ausgeprägt sind.
- Stapelscheiben-Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillen (21-30) an den Längsseiten von einem umlaufenden Rand begrenzt werden.
- Stapelscheiben-Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Scheibe von zwei aneinander anliegenden Scheibenhälften (1,42) gebildet wird, deren Rillen (12,52) nach außen ausgeprägt sind.
- Stapelscheiben-Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Scheiben (71,72) mit ihren von den Rillen gebildeten erhabenen Bereichen aneinander anliegen und miteinander verlötet sind.
- Stapelscheiben-Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillen (21-30) in einem Winkel von 35° bis 55°, insbesondere von 45°, zur Längsachse (31) der zugehörigen Scheibenhälfte (1) verlaufen.
- Stapelscheiben-Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillen (12,52) von zwei aneinander anliegenden Scheibenhälften (1,42) in einem Winkel von 70° bis 110°, insbesondere von 90°, zueinander angeordnet sind.
- Stapelscheiben-Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillen (21-30) eine Tiefe von 0,5 bis 1,5 mm, insbesondere von 1,15 mm, aufweisen.
- Stapelscheiben-Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillen (21-30) einer Scheibenhälfte (1) parallel zueinander in einem Abstand von 3 bis 5 mm, insbesondere von 4 mm, zueinander angeordnet sind.
- Stapelscheiben-Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibenhälften (1,42) eine Breite von etwa 20 bis 120 mm, insbesondere von 20 bis 50 mm, aufweisen.
- Stapelscheiben-Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Durchmesser zwischen zwei benachbarten Scheibenhälften entlang der Hauptströmungsrichtung des zu kühlenden Mediums einen Wert von 1,5 bis 2,5 mm, insbesondere 1,8 mm, aufweist.
- Stapelscheiben-Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibenhälften (1,42) aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus Aluminium oder Edelstahl, gebildet sind.
- Stapelscheiben-Wärmetauscher nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Seite der Scheibenhälften (1,42) mit Löthilfsmaterial beschichtet ist.
- Stapelscheiben-Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Randbereich (10,11:110,111) der Durchgangslöcher (8,9) erhaben ausgebildet ist.
- Stapelscheiben-Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekenntzeichnet, dass mehrere Scheibenhälften (1) sowohl auf ihrer Innenseite als auch auf ihrer Außenseite im Wesentlichen linienförmig mit den jeweils benachbarten Scheibenhälften verlötet sind.
- Stapelscheiben-Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei Scheibenhälften (145,146) durch eine in Längsrichtung oder in Querrichtung verlaufende Biegekante (143) einstückig miteinander verbunden sind, um eine Leitungseinrichtung (140) für das zu kühlende Medium zu bilden.
- Stapelscheiben-Wärmetauscher nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungseinrichtung (140) von einer im Wesentlichen rechteckförmigen Platte (142) gebildet wird, die durch die Biegekante (143) in zwei längliche Hälften (145,146) unterteilt ist, die zusammengefaltet sind.
- Stapelscheiben-Wärmetauscher nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (142) einen gegenüber der Plattenoberfläche erhabenen umlaufenden Rand (148) aufweist.
- Stapelscheiben-Wärmetauscher nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der umlaufende Rand (148) an den Schnittpunkten mit der Biegekante (143) unterbrochen ist.
- Stapelscheiben-Wärmetauscher nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Plattenhälften (145,146) im zusammengefalteten Zustand mit dem umlaufenden Rand (148) aneinander anliegen.
- Kraftfahrzeugkühler mit mindestens einem Wasserkasten, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stapelscheiben-Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche in den Wasserkasten eingebaut ist.
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