EP1855074A2 - Wärmetauscher, insbesondere Ölkühler - Google Patents

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EP1855074A2
EP1855074A2 EP07006495A EP07006495A EP1855074A2 EP 1855074 A2 EP1855074 A2 EP 1855074A2 EP 07006495 A EP07006495 A EP 07006495A EP 07006495 A EP07006495 A EP 07006495A EP 1855074 A2 EP1855074 A2 EP 1855074A2
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EP
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heat exchanger
mounting plate
edge
plate
cutout
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Erik Van Hoof
Rainer Glück
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Modine Manufacturing Co
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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
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    • 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 heat exchanger, in particular an oil cooler, with the features of the preamble of claim 1.
  • the object of the present invention is to propose alternative and production-friendly solution proposals which lead to a heat exchanger whose lower heat exchanger plates are resistant to thermal and mechanical loads.
  • the object is achieved in the heat exchanger according to the preamble according to the invention by the characterizing features of claim 1. It is provided a multi-part mounting plate, wherein the lowermost heat exchanger plate is located on a mounting plate and a mounting plate arranged above has a cut, the edge is formed to abut the trough-shaped edge of the lowermost heat exchanger plate.
  • the edge of the cutout has a bending angle which corresponds to the angle of the trough-shaped edge.
  • the angle of the trough-shaped edge is about 8 to 15 °.
  • the bending angle of the edge of the cutout therefore exceeds 90 ° and is about 98 to 105 °.
  • the reshaping of the edge is facilitated when the corners of the cut are cut in or cut out.
  • the mounting plate is preferably formed in three parts. The total thickness of the mounting plate is therefore not greater than in the prior art. Nevertheless, the thickness of each part of the mounting plate is significantly larger than the thickness of the heat exchanger plates.
  • the uppermost mounting plate has the cutout, and the mounting plates disposed thereunder are formed at the openings so that they are suitable for receiving seals.
  • the parts of the mounting plates may have markings to make them easier to fold.
  • the parts of the mounting plates also have matching holes to perform the attachment of the heat exchanger can.
  • the seal is clamped between a bent opening edge of the one mounting plate and a flat opening edge of the other mounting plate. It is slightly biased and does not fall out of position during assembly. These measures improve the ease of installation of the heat exchanger.
  • the cut-out is smaller than the base area of the heat exchanger plate before carrying out the deformation of the edge. More specifically, the cutout, like the base of the heat exchanger plates, is rectangular, with the four sides of the edge of the cut parallel with the four sides of the base.
  • Another advantage of the invention over the prior art is also that the material usage is reduced.
  • Fig. 1 shows the lower area of the heat exchanger, such as an oil cooler 1. It consists of a plurality of trough-shaped, nested heat exchanger plates 10. They are located at their outer edges 11 abut each other and form a sealed by soldering heat exchanger. Between the heat exchanger plates 10 are formed by the shape of the heat exchanger plates 10 alternately flow channels 5 for the one and the other medium, which flow through this heat exchanger 1 . In the flow channels 5 , as shown here, turbulence inserts 6 can be provided for a better heat exchange or other possibilities not shown turbulence generation.
  • the media can pass through the openings 21 in the part 3 of the mounting plate and through the inlet and outlet channels 22 and 20 in the heat exchanger 1 or by non-illustrated connection piece. (see arrows in FIG. 1) so that in the part 3 of the mounting plate four openings 21 are provided when both media are passed through the mounting plate 3 .
  • it can also be any other heat exchanger which is attached in a similar manner to a housing or engine block, are provided.
  • penetrating fittings 30 are used, which were indicated in Fig. 1.
  • the number of openings 21 in the mounting plate 3 are then adjusted as needed. Their position also depends on the choice of the heat exchanger to be fastened.
  • FIG. 2 a further embodiment is shown.
  • a three-piece mounting plate consisting of the parts 2, 3, 4 is provided.
  • the parts 2 and 3 form at the openings 21 seal receivers as for example in the recently filed patent application DE 10 2006 005 084 are described.
  • FIG. 5 To clamp the seal 41 so that it does not fall out during assembly of the oil cooler 1 , here on the one hand, the design of the opening 21 in part 3 of the mounting plate wave-shaped and on the other hand, the opening 21 in part 2 has a special form 40.
  • the special here is the combination of the advantageous retention of the seal 41 by the particular shape 40 and the reinforcement of the lowermost heat exchanger plate 10 at its edge 11 by the bent edge 25 of the section 26 of the part 4 of the mounting plate.
  • the individual parts 2, 3, 4 of the mounting plate can be made of the same thickness sheets or of different thickness sheets. Overall, all mounting plates 2, 3, 4 together in the area below the heat exchanger 1 has a smaller thickness D than described in the prior art and in the remaining area B they are just as thick. However, the parts 2 or 4 of the mounting plate should have a greater thickness than the conventional heat exchanger plates 10 in order to obtain a particularly advantageous reinforcement. It may also be advantageous after bending the edge 25 of the mounting plate 4 in the bend 28 by reworking, z. B. by notching, the concerns of the edge 25 of the cutout 26 of the mounting plate on the edge 11 of the heat exchanger plate 10 to improve.
  • Fig. 3 the part 2 or 4 of the mounting plate is shown in plan view. Part 2 or 4 of the mounting plate looks like this after the cutout 26 has been punched out. In order to avoid cracks in the corners 52 during the formation of the edge 25 of the cutout 26 , the corners 52 are provided with an entry or corner cut 50 . When bending or deep drawing of the edge 25 is formed at the corners 52, a region 51 on which no edge 25 of the cutout 26 on the edge 11 of the lowermost heat exchanger plate 10 is applied (see Fig. 4). However, depending on requirements, it is also possible to dispense with the single or corner cutout 50 , then a lower material thickness at the corners 52 than at the side edges 53 (not shown).
  • the holes 30 are mounted in all parts 2, 3, 4 of the mounting plate and are used to attach the finished brazed heat exchanger 1 to a motor block or housing. All parts 2, 3, 4 of the mounting plate have markings to facilitate installation.

Abstract

Wärmetauscher, insbesondere Ölkühler (1), bestehend aus ineinander gestapelten Wärmetauscherplatten (10) mit wannenförmigem Rand (11) und mit dazwischen liegenden Strömungskanälen (5) für wärmetauschende Medien, mit Zu- und Abführkanälen (20, 22), und mit einer Befestigungsplatte (3), mit Öffnungen (21) für die Zu - und Abfuhr der Medien in der Befestigungsplatte (3), dadurch gekennzeichnet, dass eine mehrteilige Befestigungsplatte (2, 3, 4) vorgesehen ist, wobei die unterste Wärmetauscherplatte (10) auf einer Befestigungsplatte (2 oder 3) liegt und eine darüber angeordnete Befestigungsplatte (3 oder 4) einen Ausschnitt (26) aufweist, dessen Rand (25) umgeformt ist, um am wannenförmigen Rand (11) der untersten Wärmetauscherplatte (10) anzuliegen.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere einen Ölkühler, mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Aus der deutschen Patentanmeldung DE 10 2004 003 790 A1 ist ein Wärmetauscher/Ölkühler mit einer relativ dicken Grundplatte bekannt, die mit aufwendigen Bearbeitungsschritten wannenförmig ausgehöhlt wird. In diese Hohlform wird dann der Wärmetauscher eingesetzt und anschließend mit der Grundplatte verlötet. Diese Maßnahme dient zur Vermeidung von Rissen im Randbereich der untersten Wärmetauscherplatte auf Grund von thermischen und mechanischen Belastungen.
    Außerdem sind aus der japanischen Patentanmeldung JP 02-691155 verschiedene Alternativen bekannt, die ebenfalls zur Verstärkung der untersten Wärmetauscherplatte dienen. Neben der bereits oben angesprochenen stabilen Grundplatte, die mit einer Wannenform versehen wird, in der die unterste Wärmetauscherplatte aufsitzt, können auch von außen angelegte Leisten vorgesehen werden, die sich auf der Grundplatte und um den Umfang der untersten Wärmetauscherplatte herum erstrecken.
    Die beiden Veröffentlichungen zeigen relativ aufwendige Möglichkeiten der Verstärkung der untersten Wärmetauscherplatte gegen Rissbildung.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, alternative und herstellungsfreundliche Lösungsvorschlage zu unterbreiten, die zu einem Wärmetauscher führen, dessen untere Wärmetauscherplatten widerstandsfähig gegen thermische und mechanische Belastungen sind.
  • Die Aufgabe wird bei dem Wärmetauscher gemäß dem Oberbegriff erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
    Es ist eine mehrteilige Befestigungsplatte vorgesehen, wobei die unterste Wärmetauscherplatte auf einer Befestigungsplatte liegt und eine darüber angeordnete Befestigungsplatte einen Ausschnitt aufweist, dessen Rand umgeformt ist, um am wannenförmigen Rand der untersten Wärmetauscherplatte anzuliegen.
  • Es ist weiter vorgesehen, dass der Rand des Ausschnitts einen Biegewinkel aufweist, der dem Winkel des wannenförmigen Randes entspricht. Der Winkel des wannenförmigen Randes beträgt so etwa 8 bis 15°. Der Biegewinkel des Randes des Ausschnitts überschreitet demnach 90° und liegt bei etwa 98 bis 105°. Die Umformung des Randes wird erleichtert, wenn die Ecken des Ausschnitts eingeschnitten oder ausgeschnitten werden. Die Befestigungsplatte ist bevorzugt dreiteilig ausgebildet. Die Gesamtdicke der Befestigungsplatte ist deshalb nicht größer als im Stand der Technik. Trotzdem ist die Dicke jedes Teils der Befestigungsplatte deutlich größer als die Dicke der Wärmetauscherplatten.
  • Die oberste Befestigungsplatte weist den Ausschnitt auf, und die darunter angeordneten Befestigungsplatten sind an den Öffnungen so ausgebildet, dass sie sich zur Aufnahme von Dichtungen eignen.
    Die Teile der Befestigungsplatten können Markierungen aufweisen, damit sie sich einfacher zusammenlegen lassen. Die Teile der Befestigungsplatten besitzen ferner übereinstimmende Löcher, um die Befestigung des Wärmetauschers ausführen zu können.
    Die Dichtung ist zwischen einem umgebogenen Öffnungsrand der einen Befestigungsplatte und einem ebenen Öffnungsrand der anderen Befestigungsplatte eingeklemmt. Sie steht etwas unter Vorspannung und fällt im Zuge der Montage nicht aus ihrer Position heraus. Diese Maßnahmen verbessern die Montagefreundlichkeit des Wärmetauschers.
  • Der Ausschnitt ist vor der Durchführung der Umformung des Randes kleiner als die Grundfläche der Wärmetauscherplatte. Genauer gesagt, der Ausschnitt ist wie die Grundfläche der Wärmetauscherplatten rechteckig ausgebildet, wobei die vier Seiten des Randes des Ausschnitts parallel mit den vier Seiten der Grundfläche laufen.
  • Ein weiterer Vorteil der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik ist auch, dass der Materialeinsatz reduziert wird.
  • Die Erfindung wird an Hand der Fig. 1 bis 5 beschrieben:
    • Die Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch den unteren Bereich eines Wärmetauschers.
    • Die Fig. 2 zeigt einen Teil-Schnitt durch einen Wärmetauscher eines weiteren Ausführungsbeispiels.
    • Die Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf die Befestigungsplatte.
    • Die Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf den Wärmetauscher mit Befestigungsplatten.
    • Die Fig. 5 zeigt eine Ansicht auf eine Öffnung in Pfeilrichtung gemäß der Fig. 2
  • Die Fig. 1 zeigt den unteren Bereich des Wärmetauschers, beispielsweise eines Ölkühlers 1. Er besteht aus einer Vielzahl wannenförmiger, ineinander gestapelter Wärmetauscherplatten 10. Sie liegen an ihren äußeren Rändern 11 aneinander an und bilden einen durch Löten abgedichteten Wärmetauscher. Zwischen den Wärmetauscherplatten 10 bilden sich durch die Formgebung der Wärmetauscherplatten 10 abwechselnd Strömungskanäle 5 für das eine und das andere Medium, die diesen Wärmetauscher 1 durchströmen. In den Strömungskanälen 5 können, wie hier gezeigt, Turbulenzeinlagen 6 für einen besseren Wärmeaustausch vorgesehen werden oder andere nicht gezeigte Möglichkeiten zur Turbulenzerzeugung. Die Medien können durch die Öffnungen 21 im Teil 3 der Befestigungsplatte und durch die Zu- und Abführkanäle 22 und 20 in den Wärmetauscher 1 gelangen oder aber auch durch nicht gezeigte Anschlussstutzen. (siehe Pfeile in der Fig. 1) So dass im Teil 3 der Befestigungsplatte vier Öffnungen 21 vorzusehen sind, wenn beide Medien durch die Befestigungsplatte 3 geführt werden. Es kann aber auch jeder andere Wärmetauscher der auf ähnliche Art und Weise an einem Gehäuse oder Motorblock befestigt wird, vorgesehen werden. Zur Befestigung können beispielsweise durch die Befestigungsplatten hindurchgehende Verschraubungen 30 dienen, die in der Fig. 1 angedeutet wurden.
    Die Anzahl der Öffnungen 21 in der Befestigungsplatte 3 sind dann je nach Bedarf anzupassen. Auch ihre Position hängt von der Wahl des zu befestigenden Wärmetauschers ab.
  • Durch thermische und mechanische Belastungen der Wärmetauscher während ihres Einsatzes in einem Kraftfahrzeug entstehen immer wieder Risse am Rand 11 der untersten Wärmetauscherplatte 10. Um dies zu vermeiden wird in die Befestigungsplatte 2 bei deren Herstellung ein Ausschnitt 26 eingestanzt, daran anschließend oder gleichzeitig wird der Rand 25 des Ausschnitts 26 umgebogen. Der Rand 25 des Ausschnitts 26 wird so gebogen, dass er mit seinem Ende 27 bis etwa zur Hälfte mehr oder weniger den Rand 11 der untersten Wärmetauscherplatte 10 bedeckt und direkt an dieser anliegt. Dadurch ergibt sich ein Biegeradius für den Rand 25 von etwa 98 bis 105°, da der Rand 11 der Wärmetauscherplatten 10 um etwa 8 bis 15° nach außen, von der Vertikalen weg, gebogen ist. Durch diese Ausgestaltung der Verstärkung an der untersten Wärmetauscherplatte 10 im Bereich A werden Belastungsrisse vermieden. Gleichzeitig kann auf diese Weise der Materialverbrauch verringert werden, ohne die Belastbarkeit zu reduzieren, im Gegenteil sie wird sogar verbessert.
  • In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt. Hier ist eine dreiteilige Befestigungsplatte, bestehend aus den Teilen 2, 3, 4 vorgesehen. Die Teile 2 und 3 bilden an den Öffnungen 21 Dichtungsaufnahmen wie sie beispielsweise in der vor kurzem eingereichten Patentanmeldung DE 10 2006 005 084 beschrieben sind. (Fig. 5) Um die Dichtung 41 festzuklemmen, damit sie bei der Montage des Ölkühlers 1 nicht heraus fällt, ist hier zum einen die Gestaltung der Öffnung 21 im Teil 3 der Befestigungsplatte wellenförmig ausgebildet und zum anderen hat die Öffnung 21 im Teil 2 eine besondere Form 40. Das Besondere hier ist nun die Kombination der vorteilhaften Halterung der Dichtung 41 durch die besondere Form 40 und die Verstärkung der untersten Wärmetauscherplatte 10 an ihrem Rand 11 durch den umgebogenen Rand 25 des Ausschnitts 26 des Teils 4 der Befestigungsplatte.
    Die einzelnen Teile 2, 3, 4 der Befestigungsplatte können aus gleich dicken Blechen hergestellt werden oder aus unterschiedlich dicken Blechen. Insgesamt haben alle Befestigungsplatten 2, 3, 4 zusammen im Bereich unterhalb des Wärmetauschers 1 eine geringere Dicke D als im Stand der Technik beschrieben und im restlichen Bereich B sind sie genauso dick. Allerdings sollten die Teile 2 oder 4 der Befestigungsplatte eine größere Dicke ausweisen als die üblichen Wärmetauscherplatten 10, um eine besonders vorteilhafte Verstärkung zu erhalten.
    Es kann auch vorteilhaft sein nach dem Umbiegen des Randes 25 der Befestigungsplatte 4 in der Biegung 28 durch Nachbearbeitung, z. B. durch Einkerbung, das Anliegen des Randes 25 des Ausschnitts 26 der Befestigungsplatte am Rand 11 der Wärmetauscherplatte 10 zu verbessern.
  • In der Fig. 3 ist in der Draufsicht der Teil 2 oder 4 der Befestigungsplatte gezeigt. So sieht Teil 2 oder 4 der Befestigungsplatte nach dem Ausstanzen der Ausschnitts 26 aus. Um Risse in den Ecken 52 während der Ausformung des Randes 25 der Ausschnitt 26 zu vermeiden, sind die Ecken 52 mit einem Ein - oder Eckausschnitt 50 versehen. Beim Umbiegen oder Tiefziehen des Randes 25 entsteht an den Ecken 52 ein Bereich 51 an dem kein Rand 25 des Ausschnitts 26 an dem Rand 11 der untersten Wärmetauscherplatte 10 anliegt (siehe Fig. 4). Je nach Bedarf kann aber auch auf den Ein - oder Eckausschnitt 50 verzichtet werden, dann hat man an den Ecken 52 eine geringere Materialstärke als an den Seitenrändern 53 (nicht gezeigt). Die Löcher 30 sind in allen Teilen 2, 3, 4 der Befestigungsplatte angebracht und dienen der Befestigung des fertig gelöteten Wärmetauschers 1 an einem Motorblock oder Gehäuse.
    Alle Teile 2, 3, 4 der Befestigungsplatte weisen Markierungen auf um die Montage zu erleichtern.

Claims (8)

  1. Wärmetauscher, insbesondere Ölkühler (1), bestehend aus ineinander gestapelten Wärmetauscherplatten (10) mit wannenförmigem Rand (11) und mit dazwischen liegenden Strömungskanälen (5) für wärmetauschende Medien, mit Zu- und Abführkanälen (20, 22), und mit einer Befestigungsplatte (3), mit Öffnungen (21) für die Zu - und Abfuhr der Medien in der Befestigungsplatte (3),
    dadurch gekennzeichnet, dass
    eine mehrteilige Befestigungsplatte (2, 3, 4) vorgesehen ist, wobei die unterste Wärmetauscherplatte (10) auf einer Befestigungsplatte (2 oder 3) liegt und eine darüber angeordnete Befestigungsplatte (3 oder 4) einen Ausschnitt (26) aufweist, dessen Rand (25) umgeformt ist, um am wannenförmigen Rand (11) der untersten Wärmetauscherplatte (10) anzuliegen.
  2. Wärmetauscher gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rand (25) des Ausschnitts (26) einen Biegewinkel aufweist, der dem Winkel des wannenförmigen Randes (11) entspricht.
  3. Wärmetauscher gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsplatte zweiteilig ist.
  4. Wärmetauscher gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsplatte (2, 3, 4) wenigstens dreiteilig ist.
  5. Wärmetauscher gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rand (25) des Ausschnitts (26) in der Befestigungsplatte (2 oder 3) an den Ecken (52) ein- oder ausgeschnitten ist.
  6. Wärmetauscher gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die oben liegende Befestigungsplatte (4) den Ausschnitt (26) aufweist, und die darunter angeordneten Befestigungsplatten (2, 3) an den Öffnungen (21) zur Aufnahme von Dichtungen (41) ausgebildet sind.
  7. Wärmetauscher nach den Ansprüchen 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (41) zwischen einem umgebogenen Öffnungsrand der einen Befestigungsplatte und einem ebenen Öffnungsrand der anderen Befestigungsplatte eingeklemmt ist.
  8. Wärmetauscher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausschnitt (26) in der Befestigungsplatte (3 oder 4) vor der Durchführung der Umformung des Randes (25) kleiner ist als die Grundfläche der Wärmetauscherplatte (10).
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