SE449926B - Plattvermevexlare av stapeltyp for atminstone tre fluider - Google Patents

Description

l0 l5 20 35 449 926 nämnda patent âskådliggjorda arrangemanget utgör emeller- -tid placeringen av en vatten-till-olja-kylare i utlopps- tanken ett problem med anledning av utrymmeskraven och be- hovet av yttre förbindningar. Alla de ovannämnda nedåt- Iströmningsf och horisontalledskylarkonstruktionerna inne- fattar ett avsevärt antal delar och de utnyttjar tvâ sepa- rata enheter för att kyla både motorkylmedlet och växellåds- oljan. Enligt uppfinningen âstadkommes en enda värmeväxlar- konstruktion, vilken fungerar för att kyla både motorkyl- medlet och växellâds- och/eller motoroljan.

Uppfinningen är relaterad till en multipelfluidum- värmeväxlare i en enda enhet, varvid ett fluidum-utnyttjas för att avkyla åtminstone ett annat separat fluidum. Närma- re bestämt utnyttjas värmeväxlaren såsom en horisontalleds- kylare för kylsystemet hos en förbränningsmotor för motor- fordon. Kylaren ger separata strömningspassager för både det kylmedel, som användes för att avkyla motorblocket, och växellådsoljan för fordonets växellåda, under det att luft suges genom utrymmena mellan strömningspassagerna ge- nom en fläkt för kylning av kylmedelfluidet.

Uppfinningen är även relaterad till anordnande av en gvärmeväxlare, som är konstruerad genom sammanbindning av en grupp av pâ lämpligt sätt utformade plattor i en inrik- tad stapel genom lödning eller hârdlödning för bildande av alla nödvändiga inre fluidumkanaler och för âstadkommande av mellanrum mellan kanalerna för strömning av ett kylmedel- fluidum eller en gas däremellan. Skärmelement, s k bafflar, kan användas i fluidumpassagerna eller -kanalerna och i mellanrummet genom desamma för erhållande av optimala vär- meöverföringsegenskaper.

Uppfinningen är vidare relaterad till anordnande av en ny multipelfluidumvärmeväxlare, som utgör en enda enhet med lämpliga förbindningar för både mötorkylmedlet och växellådsoljan hos en bilmotor. Värmeväxlaren kan åstad- lkommas med olika kylningskapaciteter genom justering av antalet vatten- och/eller oljeplattor i stapeln.

Uppfinningen hänför sig även till en ny multipel- fluidumvärmeväxlare, som har en helt sluten vätska~till- 10 l5 20 25 30 35 vätska-kylanordning av typen staplade plattor, varvid arrangemanget användes tillsammans med en kylare av plat- ta-kylflöns-typ för åstadkommande av en.multipelfluidum- värmeväxlare.

Uppfinningen innefattar vidare en ny multipelfluidum- värmeväxlare av typen staplade plattor, varvid alla plattor- na eller elementen är identiskt likadana och en skärmplatta är belägen centralt i stapeln, varvid plattorna bildar par av parallella fluidumkanaler. Skärmplattan har ett par öpp- ningar, som är inriktade med avseende på ett av de två pa- ren av öppningar i varje platta, så att tre fluider kan strömma genom de slutna kanalerna hos värmeväxlaren.

Uppfinningen hänför sig även till en ny multipelflui- dumvärmeväxlare med tre grupper av plattor eller element i ett staplat förhållande, varvid en grupp av element har vertikalt åtskilda horisontella fluidumkanaler, varvid mel- lanrummen mellan plattorna tillåter att ett fluidum kan passera och varvid de omslutna kanalerna i de tre grupper- na av plattor säkerställer genomströmning av tre ytterli- gare fluider.

Uppfinningen hänför sig även till-anordnande av en ny multipelfluidumvärmeväxlare med flera grupper av plattor, varvid en vatten-till-luft-värmeväxlare eller en fordons- kylare och en förånqarslinga för en luftkonditioneringsen- het båda ingår tillsammans med en eller flera oljekylanord- ningar. Denna kombinationsenhet kommer att ge maximal ut- nyttjning för en värmeväxlare i ett fordon.

Ytterligare ändamål innefattar åstadkommande av en konstruktion med maximal enkelhet, effektivitet, ekonomi, enkelhet vid hopsättning samt drift. Fördelarna och möjlig- heterna kommer att beskrivas närmare nedan.

Uppfinningen kommer nu att beskrivas i detalj under hänvisning till den bifogade ritningen i form av ett före- draget utföringsexempel.

Figur l visar en bakifrån sedd planvy av en horison- talledsvärmeväxlare för tre fluider.

Figur 2 visar en planvy från änden av en värmeväxlare, varvid vyn är tagen från den vänstra änden i figur l. 10 15 20 25 30 35 449 926 Figur 3 visar en uppifran sedd partie11 p1anvy av en värmeväx1arp1atta, som utnyttjas i ky1arens 1uft-ti11-ky1- mede1-de1.

Figur 4 visar en p1an kantvy av den i figur 3 åskåd- iiggjorda p1attan.

Figur 5 visar en uppförstorad perspektivisk de1vy, deivis i tvärsektion, av o1jeky1arp1attor, varvid vyn åskåd- 1iggör genomströmningen av o1ja och ky1mede1.

Figur 6 visar en vertika1 tvärsektionsvy, varvid vyn är tagen utmed den oregeibundna iinjen 6-6 i figur 5.

Figur 7 visar en vertika1 tvärsektionsvy, som är tagen utmed ïinjen 7-7 i figur 5.

Figur 8 visar en perspektivvy, de1vis i tvärsektion, av en de1 av värmeväxiaren, varvid vyn är tagen utmed 1in- jen 8-8 i figur 5.

Figur 9 visar en vidgad partie11 vertika1 tvärsektions- vy genom den ena änden av värmeväx1aren, varvid vyn åskåd- 1iggör strömningen av de två fluiderna i plattorna.

Figur 10 visar ett schematiskt strömningsdiagram för f1uideri värmeväx1aren i ett para11e11arrangemang.

Figur 11 visar en schematisk vy, 1iknande vyn i figur 10, varvid strömningen eme11ertid åskåd1iggöres i ett serie- arrangemang.

Figur 12 visar en vertika1 tvärsektion, varvid vissa de1ar är av1ägsnade, vid en andra utföringsform av värme- väx1aren, varvid arrangemanget innefattar kaps1ade kana1er för tre fluider.- Figur 13 visar ett schematiskt strömningsdiagram för ett strömningsmönster för de tre Fluíderna i värmeväxla- ren enligt figur 12.

Figur 14 visar ett schematiskt strömningsdiagram för ett a1ternativt strömningsmönster för värmeväx1aren en1igt figur 12.

Figur 15 visar ett schematiskt strömningsdiagram, 1ik- nande diagrammet en1igt figur 13, varvid eme11ertid ett serieströmningsarrangemang åstadkommas.

Figur 16 visar ett schematiskt strömningsdiagram, 1ik- nande diagrammet eniigt figur 14, varvid eme11ertid ett lO l5 20 25 30 35 449 926 serieströmningsarrangemang ästadkommes.

Figur l7 visar en vertikal tvärsektion med vissa de- lar borttagna hos en tredje värmeväxlarutföringsform för fyra fluider, Figur l8 visar ett schematiskt strömningsdiagram hos strömningsmönstret för värmeväxlaren enligt figur l7.

Figur l9 visar ett schematiskt strömningsdiagram, liknande diagrammet enligt figur l8, varvid emellertid ett serieströmningsarrangemang âskådliggöres.

Figur 20 visar ett schematiskt strömningsdiagram, liknande diagrammet enligt figur l8, varvid emellertid en tredje strömningssekvens åskådliggöres.

Figur Zl visar ett schematiskt strömningsdiagram för en fjärde värmeväxlarutföringsform för fem fluider.

Hänvisning sker nu till ritningen, på vilken åskådlig- görande utföringsformer av uppfinningen visas. Figurerna l och 2 visar en horisontalledsvärmeväxlare l0 med stapla- de plattor för ett trefluidumsystem, t ex en horisontal- ledskylare i kylsystemet hos ett motorfordons förbrännings- motor. I en konventionell förbränningsmotor pumpas ett kyl- fluidum, t ex en 50-50-blandning av etylenglykol och vat- ten, genom motorblocket och den tillhörande konstruktionen (icke visad) för att kyla motorn. Det uppvärmda kylmedlet passerar då genom en värmeväxlare eller kylare, i vilken kylmedlet strömmar genom relativt trånga kanaler, under det att luft suges runt kanalerna av en motorfläkt bakom värme- växlaren. En vatten-till-olja~kylanordning inplaceras van- ligen i utloppstanken hos kylaren för att mottaga het olja från motorns växellåda, varvid oljan passerar genom ett ringhölje, under det att det avkylda kylfluidet cirkulerar runt och genom kylanordningen för minskning av oljetempera- turen innan oljan âterpasserar till växellådskåpan.

Den enligt uppfinningen utformade värmeväxlaren l0 är bildad av en övre stapel av långsträckta, ihåliga värme- växlarelement ll med genomgående kanaler l2 samt en undre stapel av långsträckta, ihåliga värmeväxlarelement l3, vil- ka bildar närliggande vatten- och oljeströmningskanaler l4 respektive l5. Varje element ll är bildat av ett par kupa- 10 15 20 25 30 35 4429 926 de och mot varandra vettande plattor 16, som är sammanbund- na utmed periferikanterna 17. Varje platta är utformad med en central, i längsgående riktning förlöpande intryckt del 18 i respektive yta, vilka delar avgränsar tvâ parallella vattenkanaler 12. En övre täckplatta 1 är försedd med lämp- liga öppningar och hopfogad medden övre ytan av det övre elementet ll.

En utskjutande fläns eller vidgad del 21 avgränsar en öppning 22, som bildar ett inlopp, och en utskjutande fläns eller vidgad del 23 vid den motsatta änden av plat- tan avgränsar en öppning 24, som bildar ett utlopp för plattan 16, varvid de utskjutande flänsarna, som sträcker sig från vardera sidan av elementet ll, vid vardera änden befinner sig i nivå med komplementflänsarna hos de närlig- gande i linje liggande plattorna 16 och på lämpligt sätt är bundna till dessa för bildande av en inloppskammare 25 och en ut- loppskammare 26. När stapeln av element ll är sammanfogad genom lödning eller hårdlödning har elementens ll centrala delar ett mindre vertikalmått än vertikalmåttet mellan flänsarna 21 eller 23, varigenom ett mellanrum 27 åstad- kommes mellan kanalerna 12, vilket mellanrum mottager en korrugerad kylfläns 28, som sträcker sig mellan kamrarna 25 och 26 med en bredd, som väsentligen är lika med elemen- tens ll bredd. Utrymmena 27 tillåter luftströmning mellan kanalerna 12, varvid kylflänsarna 28 verkar för att öka värmeöverföringen från fluidet i elementen ll.

Vid den övre änden av inloppskanalen 25 står en in- loppsledning 29 i kommunicerande förbindelse med en öpp- ning i plattan l9, vilken öppning leder till kammaren, under det att en kylmedelsförråds- och överströmningsför- bindelse 3l, som har en tryckkåpa 32, står i kommuniceran- de förbindelse med den motsatta öppningen i plattan 19 över kammaren 26. De båda kamrarnas 25 och 26 nedre ändar är öppna och står i kommunicerande förbindelse med stapeln av element 13, såsom beskrivits ovan.

Vid den nedre änden av stapeln av element ll är en platta l6a, som har samma utformning som plattorna 16, för- sedd med utskjutande flänsar 21a och 23a, som är samman- 10 15 20 25 30 35 44-9 926 7 bundna med de nedätskjutande f1änsarna 21 och 23 hos det övre eiementet 11. Piattans 16a periferi 17a är också sammanbunden med periferin 34 hos den övre p1attan 33 av paret av piattor 33 för o1jeky1ningse1ementen 13, varvid en me11an1iggande vattenkana1 14a bi1das. Varje piatta 33 har en utskjutande periferifiäns 34, som är sammanbunden med den motstående tiänsen hos det närmast inti1]iggande eiementet 13. Den undre fiänsen 34 är sammanbunden med en p1atta 35 vid stapeins nedre ände.

Varje piatta 33 är försedd med en piatt yta 36, som sträcker sig i den utskjutande periferikanten 34, samt vidgade öppningar av iniiii andarna för inriktning med av- seende på öppningarna 22 och 24, varvid en föriängning av iniopps- och ut1oppskamrarna 25 och 26 bi1das, samt små utskjutande f1änsar 38, som avgränsar öppningar 39 med inbördes meiianrum inuti öppningarna 37, varvid nämnda öppningar verkar såsom in1opp och utiopp för växe11ådso1- jan. Me11an öppningarna 39 är varje p1atta försedd med en serie utsprâng 41, som sträcker sig utåt i samma riktning som de utskjutande f1änsarna 38 samt f1änsen e11er kanten 34. De motstâende ytorna 36 aniigger mot varandra och är hopfogade, såsom framgår av figur 5, varvid de utskjutande fïänsarna 38 och utsprången 41 hos ett par av hopfogade piattor biidar en me11an1iggande oijekanai 15. Utsprången 41 hos en piatta är anordnade i vinkei mot utsprången hos den motsatt beiägna piattan.

Periferifiänsarna e11er -kanterna 34 och de utskjutan- de fiänsarna 38 hos inti11igqande eiement 11 befinner sig i nivå med varandra och gör ingrepp med varandra för att sammanbindas, såsom framgår av figur 9, så att öppningarna 39 liggeriærtflwlti linje på samma sätt som öppningarna 37 vid vardera änden. Meiianrummet me11an de piatta ytorna 36, vi1ka avgränsas av de oms1utande periferierna 34, bii- dar vattenkanaierna 14, som befinner sig huvudsak1igen para11e11t med och omger o1jekana1erna 15. vid den nedre änden av värmeväx1aren gör den piatta piattan 35 inqrepp med den nedåt föriöpande periferifiänsen 34 hos den understa piattan 33 och s1uter in1oppskammaren 25, som be- íïl 20 P9 UI Sö 35 44-9 926 Finner sig i linje med den vidgade öppningen 37, varvid en öppning 42 1 plattan 35 ligger i linje med den vid- gade öppningen 37, som ligger i linje med utloppskam- maren 26 för att åstadkomma kommunicerande förbindelse med en utloppsledning 23. Plattan 35 är även försedd med ätskilt anordnade öppningar 44, som stämmer överens med öppningarna 39 för ástadkommande av in- ocn utpassage av växellädsolja från ledningen 45 till elementen l3. Så- som framgår av figur 9 gör de utskjutande Flänsarna 38, som avgränsar öppningarna 39 ingrepp med och är på lämp~ ligt sätt sammanfogade med den platta plattan 35, varvid öppningar 39 ligger í linje med öppningar 44. Dessutom är den övre plattan 33 utformad utan öppningar 39. för tillslutning av oljekanalerna eller också kan, såsom alternativ, en skärmplatta (icke visad) användas för att tillsluta öppningarna 39._ i Såsom framgår av figurerna 10 och ll finns det två möjliga strömningsmönster för de två fluida med värmeväxla- ren. Oljan strömmar alltid motströms mot kylmedlets ström= ningsriktning. I figur l0 visas ett parallellströmnings- mönster, vilket utgör mönstret för den i figurerna l-9 visade konstruktionen. I detta mönster inpasserar kylmedlet i uppvärmt tillstånd i värmeväxlaren via ledningen 29 och passerar in i inloppskammaren 25 genom både elementen ll och elementen l3° Kylmedlet passerar sedan över värmeväx- laren via både passagerna l2 och l4 (pil A) till utlopps- kammaren 26 och nedåt till utloppet via ledningen 43 (pil B). Samtidigt inpasserar het växellâdsolja i elementen l3 från ledningen 45 via öppningen 44 i plattan 35 (pil C) och öppningarna 39 i plattorna 33 intill öppningen 42 och passerar via kanalerna l5 till utloppet via öppningarna 39 och 44 intill inloppskammaren 25.

Dessutom suges luft (det tredje fluidet) genom mel- lanrummen eller luftkanalerna 27 medelst motorfläkten (icke visad) för strömninq runt elementen ll och de korru~ gerade kylflänsarna 28 för avkylning av det uppvärmda kyl- medlet. Sålunda avkyles det genom kanalerna l2 passerande kylmedlet av luft, som strömmar genom kanalerna 27, och l0 l5 20 25 30 35 449 926 det kylmedel, som passerar genom kanalerna 14, verkar för att avkyla den genom kanalerna l5 strömmande oljan.' För att öka kylförmâgan hos värmeväxlaren för växel- lådsoljan ändrar enkla konstruktionsvarianter parallell- strömningen enligt figur l0 till en serieströmning enligt I figur ll. För serieströmning införas en platt platta 46 i värmeväxlaren mellan elementen ll och elementen l3 för ingrepp med och tätning med avseende på den undre plattan l6a och den övre plattan 33. Plattan är operforerad för tillslutning av öppningarna 22 hos inloppskammaren 25 och har en öppning 47, som ligger vertikalt i linje med öppningarna 24 hos utloppskammaren 26 i elementen ll.

Plattan 35 är dessutom omvänd, så att öppningen 42a ligger i linje med öppningarna 22 i elementen ll.

Såsom visas av pilarna i figur ll inpasserar det upp- 'värmda kylmedlet i inloppskammaren 25, som är bildad i elementen ll, via ledningen 29. När plattan 46 spärrar strömningen in i elementen ll vid inloppssidan strömmar kylmedlet över endast via kanalerna l2 till kammaren 26, iunder det att det avkyles av luft, som strömmar genom kana- lerna 27 och runt kylflänsarna 28. Det kylda kylmedlet fortsätter sedan nedåt via öppningen 47 in i kammaren 48, som bildas av öppningarna 37 i elementen l3, varvid sist- nämnda öppningar ligger i linje med kammaren 26, och via kanalerna 14 i en riktning motsatt riktningen för strömning i kanalerna 12. När kylmedlet når nästa kammare 49, som ligger axiellt i linje med men blockerad från kommunicerande förbindelse med kammaren 25, strömmar nämnda kylmedel, som har avkylt växellådsoljan i kanalerna 15, nedåt via öppningen 42a i plattan 35 till utloppsled- ningen 43. Växellådsoljan inpasserar i elementen l3 via öppningen 44 i plattan 35 och öppningarna 39 intill kamma- ren 49, varefter oljan strömmar via kanalerna l5 i en rikt- ning motströms strömningen av kylmedel, och utpasserar via öppningarna 39 och 44 in till kammaren 48 för âterpassage till växellådskåpan.

Denna värmeväxlare är tillverkad i en enda enhet genom stapling av det erforderliga antalet plattor l6 och 33 med 10 15 20 25 30 35 10 me11an1iggande p1atta 16a och hopfogning av desamma i ett arbetssteg. Enheten kan ti11verkas med o1ika kyinings- kapaciteter genom ändring av antalet e1ement 11 och anta- 1et e1ement 13.

Figurerna 12-16 visar en andra utföringsform av värme- väx1are 51, vi1ken utnyttjar endast e1ement 52 av typ vätska-ti11-vätska, varvid en skärmanordning 53 ski1jer e1ementen i två grupper 54 och 55. Elementen 52 är identiskt lika elementen 13 i figur 9, varvid varje e1ement består av två iordningstä11da piattor 56, var och en med en utskjutande periferif1äns 57, som är förenad med den motsvarande f1änsen hos p1attan i det närmast inti11- iiggande eiementet 52. Varje p1atta innefattar en väsent- 1igen platt yta 58 i periferif1änsen och har vidgade öpp- ningar 59 och 60 vid de motsatt beiägna ändarna, varvid små utskjutande fiänsar 61 avgränsar mindre öppningar 62 och 63 på insidan av öppningarna 59 och 60, varvid en serie utsprâng 64 sträcker sig utåt i samma riktning som peri- ferif1änsen 57 och varvid utskjutande f1änsar 61 sträcker sig melian öppningarna 62 och 63 för att biida en fiuidum- kana1 65 i varje e1ement. F1änsarna 61 har samma höjd som flänsen 57, så att de i linje liggande flänsarna 61 hos intilliggande element 52 anligger mot varandra och är anpassade för att hopfogas. Mellanrummet mellan ytorna 58 hos intilliggande element bildar en andra fluidumkanal 66.

En övre ti11s1utningsp1atta 67 är förenad medden uppåt utskjutande f1änsen 57 hos det övre eiementet 52 och för- sedd med åtminstone två öppningar. Vid utföringsformen en- 1igt figurerna 12 och 13 är plattan 67 försedd med en stor öppning 68, som ligger axiellt i linje med öppningarna 59 hos elementen, samt små öppningar 69 och 71, som ligger i linje med öppningarna 62 respektive 63. En nedre tillslutningsplatta 72 är förenad med den undre Flän- sen 57 hos det understa elementet 52 samt Försedd med åtminstone två öppningar. Vid utfüringsformen enligt figurerna 12 och 13 har den undre plattan 72 en stor öppning 73, som ligger i linje med öppningarna 60 hos elementen 52, samt mindre öppningar 74 och 75, som 10 l5 20 25 30 35 ll ligger i linje med öppningarna 62 respektive 63. Dessutom är skärmanordningen 53 försedd med tvâ stora öppningar 76 och 77, som ligger i linje med öppningarna 59 iespek- tive 60 hos elementen 52.

Såsom åskådliggöres genom pilarna i figurerna l2 och l3 åstadkommer värmeväxlaren 5l överföring av värme mellan tre fluidwu t ex för användning med avseende på både motor- och växellädsolja för uppvärmning av vatten avsett för an- vändning vid hyttuppvärmning för lastbilar, som drives av dieselmotorer. Sålunda anger pilen D strömningen av vatten till värmeväxlaren via öppningen 68 i plattan 67, öpp- ningarna 59 i elementen 52 och öppningen 76 i skärmanord- ningen 53. Strömningen stoppas genom den undre tillslut- ningsplattan 72. Strömning riktas via parallellströmnings- kanalerna 66, som är bildade mellan elementen 52, till den motsatta änden av värmeväxlaren och riktas sedan nedåt via öppningarna 60, öppningen 77 i skärmanordningen 53 och öpp- ningen 73 i plattan 72, såsom visas genom pilen E.

Växellâdsolja inpasserar i värmeväxlaren, såsom visas genom pilen F, via öppningen 69 och öppningarna 62 i ele- menten_till skärmanordningen. Därefter strömmar oljan ge- nom kanalerna 65 i gruppen 54 motströms mot vattenström- ningen och passerar uppåt genom öppningarna 63 i elementen 52 och öppningen 7l i plattan 67 för att utpassera såsom antydes med pilen G. På samma sätt inpasserar motorolja i öppningen 74 och öppningarna 62 i gruppen 55 hos elementen 52, såsom antydes genom pilen H, till dess oljan stoppas av skärmanordningen 53. Denna olja passerar sedan via kana- lerna 65 i gruppen 55 och passerar nedåt via öppningarna 63 i elementen 52 och öppningen 75 i plattan 72 för att ut- passera på det sätt, som äskådliggöres genom pilen J. Så- lunda kan värme från de heta växellâds- och motoroljorna överföras till vattnet.

Alternativt skulle den inre strömningsvägen kunna an- vändas för det ena fluidet och den andra vägen för de andra två fluiderna, såsom visas i figur l4. I denna figur är öppningarna i skärmanordningen 53 samt nämnda övre och und- re tillslutningsplattor 67 och 72 omarrangerade. Skärman- 10 15 20 25 30 35 449 926 12 ordningen 53 har nu ett par mindre öppningar 78 och 79, som ligger i linje med öppningarna 62 och 63, i stället' För de stora öppningarna 76 och 77. Dessutom har den övre tillslutningsplattan 67 ett par stora öppningar Bl och 82, som ligger i linje'med öppningarna 59 och 60 i elementgruppen 54, och inte några mindre öppningar, underdèt att den undre tillslutningsplattan 72 har ett par stora öppningar 83 och 84 samt ett par mindre öppningar 85 och 86.

Under betraktande av strömningsmönstret vid denna ut- föringsform inpasserar det ena fluidet, t ex vatten, i öppningen 85 i plattan 72, såsom visas med pilen D, och passerar uppåt genom öppningarna 62 i de båda grupperna 55 och 54 samt öppningen 78 i skärmanordningen 53. Där- efter passerar fluidet via kanalerna 65 i elementen 52 och ned via öppningarna 63, öppningen 79 i skärmanordningen 53 och öppningen 86 i plattan 72, såsom åskådliggöres med pi- len E. Det andra fluidet, vilket visas genom pilen F, in- passerar i öppningen 8l och öppninqarna 59 i gruppen 54 för att passera via kanalerna 66 över baffeln 53 motströms mot strömningen av det första fluidet. Detta fluidum ut- passerar uppåt via öppningarna 60 och öppningen 82,_såsom visas med pilen G. _ Det tredje fluidet inpasserar i den undre gruppen 55 av element, såsom visas med pilen H, via öppningen 83 i plattan 72 och öppningarna 59 för att strömma genom den undre gruppen av kanaler 66 under skärmanordninqen 53.

Detta fluidum passerar sedan nedåt genom öppningarna 60 i den undre elementgruppen 55 och öppningen 84 i plattan 72, såsom antydes med pilen J.

I figur 15 visas ett strömningsmönster liknande mönstret enligt figur 13 med undantag för att det primära fluidet passerar i serie genom de två separata oljeström- marna. Skärmanordningen 53 har endast en stor öppning 77 vid den ände, som befinner sig mitt för inloppsöppningen 68 i den övre tillslutningsplattan 67, och den undre tillslutningsplattan 72 har en stor öppning 80, som är förskjuten mot änden huvudsakligen i linje med öpp- 10 20 25 30 35 449 926 13 ningen 68. Sålunda inpasserar strömmen av primärfluidet (vatten) i öppningen 68 (pil D) och passerar nedåt genom öppningarna 59 i de övre elementen 52, till dess ström- ningen blockeras av skärmplattan 53, varefter strömning sker i längsgående riktning via den övre gruppen av ele- ment 52. Vid den motsatta änden passerar fluidet nedåt via öppningarna 60 och öppningen 77 i skärmanordningen för att inpassera i den undre gruppen av element och i längsgåen- de riktning genom elementen i den motsatta riktningen mot strömningen i den första gruppen av element till den ände, som innehåller öppningarna 59. Fluidet passerar sedan ned- åt för att utpassera från öppningen 80 i plattan 72.

Växellådsolja inpasserar vid pilen F och utpasserar vid pilen G i samma strömningsmönster som visas i figur l3.

Om motoroljan skall strömma motströms mot vattenströmmen i den undre gruppen av element 52 så måste den emellertid inpassera i öppningen 75 och utpassera genom öppningen 74 i den undre tillslutningsplattan 72. Tydligen skulle motor- oljan kunna strömma i samma mönster som i figur l3 med- ströms med vattenströmmen men värmeöverföringen skulle bli mindre effektiv.

I figur l6 åskâdliggöres ett strömningsmönster lik- nande det i figur l4 med undantag för att primärfluidet strömmar i ett seriemönster. Sålunda strömmar vatten, som inpasserar i öppningen 85 (pil D), genom de mindre öpp- ningarna 62 till skärmanordningen 53, över den övre ele- mentgruppen 54, ned genom öppningen 79 i skärmanordningen 53 och genom öppningarna 63 i den undre gruppen 55, tvärs den undre gruppen och nedåt genom öppningarna 62 under skärmanordningen för att utpassera genom öppningen 86 (pil E). Vid denna utföringsform flyttades öppningen 85 från den undre plattan 72 till den övre plattan 67.

En första oljeström inpasserar i den övre gruppen 54 via öppningen 8l (pil F) och öppningarna 59, via kana- lerna 66 i den övre gruppen och upp genom öppningarna 59 för att utpassera genom öppningen 82 (pil G). En andra oljeström inpasserar i den undre gruppen 55 via öppningen 84 (pil H) och öppningarna 60, passerar genom kanalerna 66 lO 15 25 30 35 449 926 14 i den undre qruppen och ned genom öppninqarna 59 för att utpassera via öppningen 83 (pil J), Figurerna l7-20 åskådliggör en tredje utföringsform av värmeväxlare 90, som inbegriper hela värmeväxlaren 5l enligt figur l2, varvid emellertid den övre och den undre gruppen 54 respektive 55 av element 52 är åtskilda genom en tredje eller mellanliggande grupp av element 91. De delar, som är identiskt lika motsvarande delar i figur l2 har samma hänvisningsbeteckningar med tillfogande av en bokstav a. Värmeväxlaren 90 är i stånd att hantera fyra fluideri de tre qrupperna av element 54a, 9l och 55a, vilka alla är staplade tillsammans vertikalt i linje med en övre tillslutningsplatta 67a, som har en stor öpp- ning 68a intill den ena änden, en övre skärmanordning 53a, en undre skärmanordning 53b samt en undre tillslutnings- platta 72a. Mellangruppen 91 består av långsträckta hori- sontella element 92, vart och ett bildat av en huvudsak- ligen platt platta 93, varvid varje platta har en utskju- tande periferifläns 94 samt utskjutande flänsar 95 vid vardera änden, avgränsande stora öppningar 96 och 97. En fluidumkanal 98 är utformad mellan tvâ förenade, motståen- de plattor 93, som kan vara delade i ett par parallella vägar pä samma sätt som visas i figurerna 3 och 4.

De förenade plattorna 93, som bildar ett element 92, har motsatt förlöpande flänsar 95 vid vardera änden, vilka skall förenas med flänsarna hos den närmast intilliggande plattan. Den övre skärmanordningen 53a är förenad med det övre elementet 92, varvid öppningarna 76a och 77a lig- ger i linje med öppningarna 96 och 97. På sammma sätt är den undre skärmanordningen 53b förenad med det undre elementet 92 och har öppningar 76b och 77b, som ligger i linje med öppningarna 96 och 97. Mellanrum 99, som är bildade mellan elementen 92, har korrugerade kylflänsar l0l, vilka verkar för att öka värmeöverföringen från det fluidum, som passerar genom kanalerna 98, till det fluidum (luft), som passerar på tvären mellan elemen- ten.

Den övre tillslutningsplattan 67a är försedd med en 10 15 20 25 30 35 44-9 926 _stor öppning 68a, som ligger i linje med öpp- ningen 96 hos elementen 92, och har mindre öppningar 69a och 7la, som ligger i linje med öppningarna 62a och 63a hos den övre gruppen 54a. Om sä önskas kan en överströmningsförbindelse och tryckkåpa (såsom visas i figurerna l och 2) insättas i plattan 67a huvudsakligen i linje med avseende på öppningarna 6Ûa. Den undre tillslutningsplattan 72a har en stor öppning 73a i linje medöppningarna 60a samt små öppningar 74a och 75a, S0m ligger i linje med respektive öppningar 62a och 63a i den undre gruppen 55a av element 52a.

Då man betraktar strömningsmönstret hos värmeväxlaren 90 finner man att ett första fluidum (vatten eller kyl- medel) inpasserar i värmeväxlaren på det sätt, som angives med pilen K, genom öppningen 68a i plattan 67a och passe- rar nedåt genom de i linje liggande öppningarna 59a i element- gruppen 54a, öppningen 76a i den övre skärmanordningen 53a, öppningarna 96 i elementen 92, öppningen 76b i den undre skärmanordningen 53b samt öppningarna 59a i elementgruppen 55a till dess fluidet stoppas av plattan 72a. Detta fluidum strömmar sedan genom de parallella kanalerna 66a och 98 tvärs värmeväxlaren och passerar sedan nedåt genom öpp- ningarna 60a, öppningen 77a i skärmanordningen 53a, öpp- ningarna 97, öppningen 77b i skärmanordningen 53b samt öppningarna 60a i gruppen 55a för att utpassera genom öpp- ningen 73a i plattan 72a, såsom indikeras med pilen L.

Det fluidum, som passerar genom kanalerna 98, avkyles av luftströmmen (ett andra fluidum, som angives med pilen M) via utrymmena 99 och runt kylflänsarna lOl. Ett tredje fluidum, t ex motorolja, inpasserar i värmeväxlaren 90 via öppningen 74a i plattan 72a, såsom indikeras med pilen N, och passerar upp genom öppningarna 62a i element- gruppen 55a och därefter genom kanalerna 65a under den nedre skärmanordningen 53b. Det tredje fluidets strömning är motströms det första fluidets strömning. Detta tredje fluidum passerar nedåt genom öppningarna 63a och utpasse- rar via öppningen 75a, såsom visas med pilen 0. Det fjärde fluidet, t ex växellâdsolja, inpasserar genom öppningen l0 15 20 25 30 35 449 926 lö 69a i den övre tillslutningsplattan 67a (pil P) och passe- rar nedåt via öppninqarna 62a i elementgruppen 54a och genom kanalerna 65a över den övre skärmanordningen 53a.

Detta fluidum, som har passerat motströms mot det första fluidet, passerar uppåt via öppningarna 63a för att ut- passera genom öppningen 7la (pil 0)¿ Figurerna l9 och 20 visar tvâ alternativa strömnings- mönster för värmeväxlaren enligt figur l7, varvid en typ av serieströmningsmönster utnyttjas för primärfluidet. I figur 19 har varje tillslutningsplatta samma arrangemang av öppningar som i figurerna l7 och 18, under det att var- je skärmanordning endast har en öppning för serieström- ningen. Vatten inpasserar i värmeväxlaren via öppningen 68a (pil K) och passerar nedåt genom öppningarna 59a i den första gruppen 54a till den övre skärmanordningen 53a, genom kanalerna 66a till den motsatta änden. Detta fluidum passerar nedåt via öppningarna 60a, öppningen 77a i skärm- anordningen 53a och öppningarna 97 i mellangruppen 9l till den undre skärmanordningen 53b, tvärs plattorna 92 till öppningarna 96, ned genom öppningarna 96, öppningen 76b i skärmanordningen 53b och öppningarna 59a i den undre gruppen 55a till den undre plattan 72a, tvärs gruppen 55a och ned genom öppningarna 60a för att utpassera genom öpp- ningen 73a (pil L). Ett andra fluidum (luft) passerar mel- lan elementen 92 hos mellangruppen 9l (pil M) för att av- kyla vätskan i kanalerna 98.

En första för avkylning avsedd olja inpasserar i den undre gruppen 55a via öppningen 74a (pil N) och öppningar- na 62a till skärmanordningen 53b, passerar via kanalerna 65a till den motsatta änden motströms mot vattenström- ningen och ned genom öppningarna 63a för att utpassera via öppningen 75a (pil 0). En andra för avkylning avsedd olja inpasserar i den övre gruppen 54a via öppningen 69a (pil P) och öppningarna 62a till skärmanordningen 53a, passe- rar tvärs gruppen 54a och upp via öppningarna 63a för att utpassera via öppningen 7la (pil 0). Sålunda avkyler vatt- net till en början den olja, som strömmar i den övre gruppen 54a, varefter vattnet avkyles av den luft, som «---------->-« - -í-uuw-wsa-u-awuwrwvvov-í- 'lO l5 20 25 30 35 :L Jä- \Q wb 53 cx l7 strömmar i mellangruppen 9l och sedan avkyler den olja, som strömmar i den undre gruppen 55a.

I figur 20 har den övre tillslutningsplattan 67a samt den övre skärmanordningen 53a samma utformning av öpp- ningarna som i figur l7 men den undre skärmanordningen 53b har endast den ena öppningen 77b och den undre tillslut-' ningsplattan 72a har tre öppningar men öppningen 73b har skiftats från den högra änden till den vänstra änden av värmeväxlaren. Vid denna version passerar vatten, som kom- mer in genom öppningen 68a (pil K) nedåt, via öppningarna 59a; öppningen 76a-i skärmanordningen.53a samt öppningarna 96 i gruppen 9l och passerar tvärs plattorna hos både den övre gruppen 54a och mellangruppen 9l. Detta vatten passe- rar sedan nedåt via öppningarna 60a hos den övre gruppen 54a, öppningen 77a, öppningarna 97, öppningen 77b samt öppningarna 60a hos den undre gruppen 55a, genom öppningen 77b och öppningarna 60a hos den undre gruppen 55a, tvärs genom gruppen 55a och nedåt via öppningarna 59a hos den undre gruppen 55a för att utpassera genom öppningen 73b (pil L).

Strömningen av luft (pil M), den första oljan (pilar- na N och 0) samt den andra oljan (pilarna P och Q) mot- svarar det som visas i figur l9 med undantag för att den första oljeströmningen inpasserar i öppningen 75a och utpasserar från öppningen 74a för att vara i motström med avseende på strömningen av vatten i den undre gruppen 55a.

Sålunda avkyler det vatten, som passerar genom den_övre gruppen 54a, den olja, som passerar genom denna grupp, under det att parallellvattenströmningen genom gruppen 91 samtidigt avkyles av luft. Vid rekombination avkyler sedan vattnet den olja, som passerar genom den undre gruppen 55a.

Figur Zl visar schematiskt en fjärde utföringsform av värmeväxlare l04, vilken liknar värmeväxlaren 90 med undantag för införandet av en andra luft~till-vätska-kyl~ anordning l05, t ex en förângningsslinga, mellan den övre gruppen 54c av plattor och mellangruppen 9lc av luft-till- vätska-plattor. En övre tillslutningsplatta 97c har ett par stora öppningar 106 och l07 samt ett par mindre öpp- 15 20 25 30 35 -Iš- -'P=- \O \0 ND O\ 1.11 ningar 108 och 109. Den övre skärmanordningen_5öc har ett par stora öppningar 76c och 77c. En me11anskärmanordning 111 är operforerad. En undre skärmanordning 53d har stora öppningar 76d och 77d. Den undre ti11s1utninqsp1attan 72c har ett par stora öppningar 112 och 113 samt ett par mind- re öppningar 114 och 115.

De övre grupperna 54c och 105 av e1ement är väsent- 1igen_identiskt 1ika de undre grupperna 91c och I 55c men.omkastade. Så1unda inpasserar ky1med1et, t ex ett kö1dmede1, genom öppningen 106 i p1attan 67c (pi1 R) och .passerar genom öppningarna i den övre gruppen 54c, öpp-1 ningen 77c samt öppningarna i e1ementgruppen 105 för att ipassera genom para11e11kana1erna i grupperna 54c och 105 ioch för att passera ut genom öppningarna i gruppen 105, öppningen 76c i skärmanordningen 53c,'öppningarna i den övre gruppen 54c samt öppningen 107 (pi1 S)Ä Luft (pi1 T) passerar me11an kana1erna hos e1ementgruppen 105, som ska11 avky1as. Dessutom inpasserar växe11ådso1ja e11er motoro1ja i den övre gruppen via öppningen 108 (pi1 U) och passerar genom kana1erna i den övre gruppen 54c och utpasserar via öppningen 109 (pi1 V). Den centra1a skärm- anordningen 111 ski1jer he1t den övre gruppen 54c av e1ement och 1uft-ti11-vätska~gruppen 105 frân.e1ement-_ gruppen 91c och den undre gruppen 55c av e1ement.

Vatten e11er annat 1ämp1igt motorky1mede1 inpasse- rar i värmeväx1aren 104 via öppningen 112 (pi1 N) och passerar uppåt genom de stora öppninqarna i grupperna 55c och 91c samt öppningen 7Zd i skärmanordningen 53d och passerar sedan para11e11t via e1ementen i de två grupperna. Luft (pi1 T) passerar tvärs kana1erna i grup- pen 91c. Vattnet passerar sedan nedåt via öppningarna i grupperna och öppningen 76d_och utpasserar via öppningen 113 (pi1 X). 01ja passerar genom öppningen 114 (pi1 Y) i p1attan 72c, passerar motströms mot vattenströmningen genom kana1er i den undre gruppen 55c och nedåt för att utpassera genom öppningen 115 (pi1 Z).

Detta system utnyttjar fem f1uida och ger möj1ighet ti11 antingen uppvärmning e11er ky1ning av den 1uft, som 10 15 44-9 926 19 passerar genom värmeväxlaren (pil T) för att antingen upp- värma eller avkyla hytten eller det inre av ett fordon.

Normalt kommer kylmedlet att konstantströmma för att kyla fordonsmotorn men köldmedlet kommer inte att strömma sä- vida inte avkylning av luften önskas. Om kall luft önskas kommer_den upphettade luften från elementgruppen 9lc att avledas, så att den inte kommer in i fordonets inre.

Ehuru uppfinningen har visats och beskrivits såsom varande speciellt lämplig för en kylare för kylning av kylmedel för en fordonsmotor genom strömninqen av luft så- som ett tredje fluidum och kylning av växellâds- och/eller motoroljan så skulle denna värmeväxlare även kunna användas för andra lämpliga multipelfluidumsystem. Beskrivningen är inte avsedd att begränsa uppfinningen, vilken kan modifie- ras på många olika sätt inom ramen för patentkraven.

Claims (9)

1. 0 15 20 25 30 35 449 926 20 PATENTKRÄV _ .l. Plattvärmeväxlare av stapeltyp för åtminstone tre värmeväxlingsfluider, innefattande en första och en andra grupp långsträckta värmeväxlingsplattor anordnade i par, vilka är förbundna med varandra vid sina kanter så att inneslutet mellan dem finns fluidpassager för exempelvis vatten, som sträcker sig från inloppsöppningar vid ena änden av värmeväxlingsplattorna till ut1opps~ öppningar vid den andra änden därav, varvid inloppsöpp- ningarna i varje grupp ligger axiellt i linje för att bilda en inloppskammare och utloppsöppningarna i varje :grupp ligger axiellt i linje för att bilda en utlopps- kammare, och varvid mellanrummen'mellan plattpareh i den första och den andra gruppen utgör andra fluidpassager, k ä n n e t e c kun a d av att de två grupperna platt- par (ll respektive l3) är anordnade i två på varandra i linje liggande staplar, varvid bägge_gruppernas-inlopps~ och utloppsöppningar (22,37;24,37) ligger i linje, och v att värmeväxlingsplattorna (33) hos åtminstone en stapel innefattar vardera tvâ öppningar (39) som är mindre än respektive inlopps- och utloppsöppningar (22,37;24,37), på avstånd innanför de senare och axiellt i linje med avseende på varandra, för att därigenom förbinda stapelns andra fluidpassager (l5), varvid antingen inlopps- och utloppsöppningarna (22,37;24,37) hos bägge grupperna och således deras respektive första fluidpassager-(l2,14) -är förbundna med varandra (figur l0,l1,l3,l5, 18 till ' 21) eller bägge gruppernas mindre öppningar (39) ocb således deras respektive andra fluidpassager är förbundna med varandra (figur 14,16). rf

2. Plattvärmeväxlare enligt patentkravet l, *ß k ä n n e t e c k n a d av att varje par värmeväxlings- plattor (36) som är försedd med öppningar (37) ytanligger -.vid sina yttre sidor mot yttersidorna av intilliggande par värmeväxlingsplattor (36), varvid yttersidorna i området för ytanliggningen är försedda med motstående 10 15 25 30 35 44-9 926 21 upphöjda utsprång (41) som sträcker sig mellan de mindre öppningarna (39) som avgränsas av upphöjda ringformade flänsar (38) och bildar de andra fluidpassagerna (15) för respektive stapel.

3. Plattvärmeväxlare enligt patentkravet 1 eller 2, k ä'n n e t e c k n a d av att en individuell värme- växlingsplatta (33) är anordnad vid toppen för den nedre stapeln och en individuell värmeväxlingsplatta (l4a) är anordnad vid botten av den övre stapeln, vilka ti1l~ sammans bildar ett par värmeväxlingsplattor som samman- binder de två staplarnas (figur 9,10) respektive första fluidpassager (l2,l4). . _' ' 7

4. Plattvärmeväxlare enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n n e t e ctk n a d av att-mellan den övre och nedre stapeln är anordnad en mellanliggande platta (46) som spärrar fluidförbindelse mellan de två staplarna och endast förbinder den ena stapelns utloppskammare (26) med den andra stapelns inloppskammare (48) figur ll.

5. Plattvärmeväxlare enligt patentkravet 4, k ä n'n e t e c k n a d av att vid den nedre stapelns botten är anordnad en täckplatta (35) som innefattar en öppning (42a) i linje med stapelns utloppsöppningar (37) och två öppningar (44) i linje med stapelns mindre öpp- ningar (39) (figur ll). I

6. Plattvärmeväxlare enligt något av föregående att båda stap- är försedda med mindre patentkrav, k ä n n e t e c k n a d av larnas värmeväxlingsplattor (56) öppningar (62,63) och att mellan de två staplarna är anordnad en delningsplatta (53), som uppvisar åtminstone en öppning (76,77 eller 78,79) för fluidförbindelse mellan de två staplarna (figur 13 - 16). _

7. Plattvärmeväxlare enligt patentkravet 6, k ä n n e t e c k n a d av att vid den övre stapelns (54) topp och den nedre stapelns (55) botten är anordnad en täckplatta (67 respektive 72) som är försedd med två öppningar (69,7l respektive 74,75) i linje med de mindre öppningarna, att den övre delningsplattan (67) upp- visar en öppning (68) i linje med utloppsöppningarna (59) 10 15 449 92ß 22 och att den nedre täckplattan (72) uppvisar en öppning (73) i linje med utloppsöppningarna (60), och att delnings- plattan (53) innefattar två öppningar (76,77) i linje med inlopps- och utloppsöppningarna (59,60) (figur 13).

8. Plattvärmeväxlare enligt patentkravet 6, k ä n n e t e c k n a d av att vid den övre stapelns (54) topp och vid den nedre stapelns (55) botten är anordnad en täckplatta (67 respektive 72), vilken uppvisar två öppningar (8l,82 respektive 83,84) i linje med inlopps~ och utloppsöppningarna (59,60), att den nedre täckplattan (72 dessutom uppvisar två öppningar (85,86) i linje med de mindre öppningarna (62,63) och att delningsplattan (53) uppvisar två öppningar (78,79) i linje med de mindre öpp- ningarna (62,63) (figur 14).

9. Plattvärmeväxlare enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k_n a d av att den inne- fattar en tredje grupp (91) av parvis tillhörande lång- sträckta värmeväxlingsplattor (92), vilka är anordnade mellan de två andra staplarna (54,55) som en tredje stapel, varvid den tredje stapelns (91) inlopps- och utloppsöppningar (96,97) ligger i linje med de två andra staplarnas (54,55) inlopps- och utloppsöppningar, och U att mellan den övre och mellanliggande stapeln såväl som mellan den mellanliggande och den nedre stapeln är an- ordnad en delningsplatta (53a resp 53b), vilken innefattar åtminstone en öppning (76a;77a;76b;77b) i linje med inlopps- och utloppsöppningarna (59a,60a) (figur 17-21),