WO2004005832A1 - Vorrichtung zum wärmeaustausch zwischen strömungsfähigen medien - Google Patents

Vorrichtung zum wärmeaustausch zwischen strömungsfähigen medien Download PDF

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WO2004005832A1
WO2004005832A1 PCT/EP2003/004605 EP0304605W WO2004005832A1 WO 2004005832 A1 WO2004005832 A1 WO 2004005832A1 EP 0304605 W EP0304605 W EP 0304605W WO 2004005832 A1 WO2004005832 A1 WO 2004005832A1
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WO
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chamber
flat tube
channel
outflow chamber
inflow chamber
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PCT/EP2003/004605
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French (fr)
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Mark Graeme Keen
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Hydac S.A.
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    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F27/00—Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus
    • F28F27/02—Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus for controlling the distribution of heat-exchange media between different channels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
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    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
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    • F28D1/053—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight
    • F28D1/0535—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight the conduits having a non-circular cross-section
    • F28D1/05366—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators
    • F28D1/05383—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators with multiple rows of conduits or with multi-channel conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/001—Casings in the form of plate-like arrangements; Frames enclosing a heat exchange core
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2250/00—Arrangements for modifying the flow of the heat exchange media, e.g. flow guiding means; Particular flow patterns
    • F28F2250/06—Derivation channels, e.g. bypass

Definitions

  • the invention relates to a device for heat exchange between flowable media, at least one of which is in the liquid state.
  • turbulence-generating blades or lamellae are usually arranged in the fluid paths through which the liquid to be cooled flows, which must be flowed around by the liquid which is thereby swirled, so that all components of the liquid flow join the surrounding walls the fluid path for the 'heat exchange in contact.
  • the components causing the swirling effect a certain throttling of the liquid flow, so that there is a gap between the inlet the inlet chamber for the liquid to be cooled and the outlet-side outlet chamber of the liquid builds up a differential pressure that is dependent on the throttling.
  • the viscosity of which is strongly temperature-dependent the viscosity of which is strongly temperature-dependent, the correspondingly high viscosity of the liquid due to the throttling in the operating phases in which the liquid in question is at a low temperature, for example during start-up phases in which the operating fluid in question is still cold Fluid may cause excessive pressure rise due to the device.
  • a bypass device between the inflow chamber and the outflow chamber of the device is usually provided, which is normally closed, but has a pressure limiting device which enables the bypass flow of the liquid until when the liquid to be cooled has reached its operating temperature and the viscosity has decreased accordingly, the differential pressure on the device has dropped to a safe value at which the bypass flow is blocked and the liquid flows exclusively through the fluid paths for heat exchange.
  • a cooling device for fluid media in particular water cooler for oil-operated hydraulic systems and internal combustion engines, in which the medium II to be cooled is brought into indirect contact with the cooling medium I with heat exchange, with one per se Known oil-air cooler with connecting piece for the entry or exit of the medium II in a heat sink, which has a plurality of spaced, parallel cooling channels, the spaces between which are filled with fins through which the medium I flows turbulently and at which with the A cover egg is provided on the long side of the connecting piece, in the area of the connecting piece is attached and has internal and external seals, and with an approximately hollow cuboid cast body with a plurality of chambers and connecting pieces for the entry and exit of the medium I, in which the oil-air cooler is inserted and attached essentially in a form-fitting manner such that in Ge - When in use, the outer edge of the cover lies sealingly against the edge of the housing.
  • the object of the invention while maintaining the advantages in the prior art, further improve the known devices to the extent that they are distinguished by a particularly simple structure which can be implemented simply and inexpensively, and yet to a high degree a functionally reliable use is achieved at different temperatures of the medium to be cooled.
  • this object is achieved by a device which has the features of claim 1 in its entirety.
  • the device according to the invention has a heat exchanger block in which the fluid paths for the liquid involved in the heat exchange between an inflow chamber delimiting the block on one side and a delimiting the block on the opposite side Exhaust chamber extend, with fluid paths and flow paths for the passage of the other flowable medium, for example the cooling air, alternating with one another, ie in a block! ying.
  • a cover plate is provided as the upper end of the block. Characterized in that according to the characterizing part of patent claim 1, the cover plate has at least one inner through-channel, which immediately extends the fluid paths as a bypass channel from the inflow chamber to the outflow chamber, this through-channel is dependent on the pressure difference between the inflow chamber and outflow chamber by means of a pressure - Limiter device can be blocked or released.
  • the bypass device provided as a safety device against the build-up of excess pressure is therefore integrated into the cover plate of the heat exchanger block. This leads to a significant simplification of the structure of the device, which can be produced simply and cheaply in the desired manner.
  • the components forming the fluid paths and the components forming the flow paths can be soldered one above the other to form a block with the desired number of elements, the cover plate forming the secondary flow device being fixed at the top of the block by soldering at the same time can.
  • the manufacture of the device is particularly simple if a section of a hollow profile body formed by extrusion in the form of a flat tube is provided as the cover plate, which is closed at both ends by a closure plate.
  • the strand of the hollow profile body can be extruded in such a way that a single one Flat tube results, that is, is formed in the cover plate thus formed in a single through-channel.
  • the strand of the flat tube forming hollow profile body are extruded so that the flat tube has two inner through channels.
  • the wall of the flat tube is provided with corresponding through-bores which enable the fluid connection to the inflow chamber and outflow chamber in the end regions of each through-channel.
  • At least one pressure limiting device is provided for each through channel of the flat tube. These can each be arranged in one of the through holes in the flat tube.
  • a check valve in the form of a spring-loaded seat valve is provided as the pressure limiting device for each through-channel.
  • the flat tube forming the cover plate is connected to the ends of the through-channel or the through-channels by a closure plate which is also soldered when the heat exchanger block is soldered.
  • the closure plates extend over the ends of a plurality of through-channels, the closure plates preferably have a passage formed in them which enables a fluid connection between the through-channels. This passage can be formed by an elongated recess machined into the closure plates, which extends over the ends of the through channels located in the flat tube.
  • FIG. 2 shows a schematic sketch of the bypass device of the secondary flow device, which is only intended to illustrate the fluid flow in the exemplary embodiment
  • Embodiment with associated pressure limiting devices Embodiment with associated pressure limiting devices
  • FIG. 3 is a sectional view of a two-pass flat tube of the secondary flow device of the flat tube, corresponding to the section line III / III of FIG. 1 and
  • FIG. 4 shows a plan view of the inside of a closure plate for the final closure of the flat tube shown in FIG. 3.
  • FIG. 1 is a highly schematic, simplified illustration of an exemplary embodiment of the invention in the form of a liquid / air cooler in FIG. 1
  • Block construction shows an inflow chamber for the supply of the liquid to be cooled and an outflow chamber for dispensing the liquid with 1 and 3 respectively.
  • the heat exchanger block has alternating, superimposed plate-shaped heat exchange elements, namely fluid guide bodies 5 which contain internal fluid paths 7 through which the liquid to be cooled flows from the inflow chamber 1 to the outflow chamber 3, and also grid bodies 8, the flow paths for cooling air flowing through, the cooling fins of the grille body 8 coated.
  • the fluid guide bodies 5 and the grid bodies 8 are plate-like components with a square or rectangular outline.
  • the heat exchanger block with lateral inflow chamber 1 and lateral outflow chamber 3 and the stack of fluid guide bodies 5 and lattice bodies 8, which components are all soldered together, is closed at the top by a cover plate 9, which is also soldered.
  • This cover plate 9 forms a secondary flow device for a fluid connection between inflow chamber 1 and outflow chamber 3, bypassing the fluid paths 7 in the fluid guide bodies 5, see the flow arrows drawn in double lines in FIGS. 1 and 2, which show the inflow of the liquid from the inflow chamber 1 into the cover plate 9 and the flow of the liquid from the cover plate 9 into the outflow chamber 3 via spring-loaded ball check valves 11.
  • a check valve 11 is shown in the interest of a valve passage cross section of the desired size, however, in the present exemplary embodiment, a plurality of check valves 11 arranged one behind the other are provided, as can be seen from FIG. 2, which, viewed perpendicularly with respect to FIG Check valves 1 1 through, d. H. into the outflow chamber 3, clarified.
  • the cover plate 9 is formed by a strand section of an extruded hollow body profile in the form of a flat tube, which in the present example has two passages, that is to say has two inner through channels 13. Both ends of the flat tube forming the cover plate 9 are each closed by a closure plate 15 which in Fig. 4 is shown in more detail.
  • Through holes in the wall of the flat tube forming the cover plate 9 form the fluid connection between the inflow chamber 1 and the inner through channels 13 and the fluid connection between the through channels 13 and the outflow chamber 3.
  • the through holes associated with the inflow chamber 1, of which only one is visible in FIG. 1, are denoted by 17.
  • the through holes assigned to the outflow chamber 3 are designated by 19. Corresponding to the number of two through-channels 13 provided in the exemplary embodiment, two through-bores 17 on the inflow chamber 1 and two through-bores 19 on the outflow chamber 3 are provided in the present example.
  • a check valve 11 is arranged in each through-bore 19 in order, as already indicated above, to achieve a sufficiently large valve passage cross section without having to use excessively large valves.
  • the closure plates 15 are provided with an integrated, recessed, elongated groove 21.
  • the groove 21 extends over the ends of both through-channels 13, as can be seen when comparing FIGS. 3 and 4, thereby forming a passage which provides a fluid connection between the through-channels 13 produces at both ends.
  • access holes 23 are formed in the wall of the flat tube forming the cover plate 9, each of the check valve 11 concerned are formed opposite, see Fig. 1 and 3.
  • the access holes 23 can be closed by a closure member 25, which may be a screwed-in cover part or the like.
  • the respective pressure limiting device 11 can also consist of a closing part controlled by pressure and / or temperature, for example in the form of a temperature-dependent expansion element.
  • the medium to be cooled is cold, it also builds up a correspondingly high pressure in the device and the pressure limiting device 1 1 has to release the bypass function of the cooler. If the temperature of the medium to be cooled then rises and is thus thin, it can flow through the cooler bypassing the bypass function by closing the bypass at a higher temperature.
  • a closing part can be correspondingly realized, for example, by an expansion element.
  • the bypass device according to the invention can also be retrofitted to existing coolers, since the bypass device preferably has a height which corresponds to the height of a fluid channel 7 and a subsequent lamella channel 8. If the relevant upper row of fins and the fluid channel are removed from a cooling device that has already been delivered, installation space is created in order to subsequently attach and weld on the height-standardized bypass device, so that subsequent retrofitting with the bypass device is readily possible. without the cooling capacity of the cooling device converted in this way being significantly reduced.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Wärmeaustausch zwischen strömungsfähigen Medien mit einem Wärmetauscher-Block, der auf einer Seite durch eine Einströmkammer (1) und auf der gegenüberliegenden Seite durch eine Ausströmkammer (3) für Zufuhr bzw. Abfuhr des flüssigen Mediums begrenzt ist, der Fluidwege (7) für das flüssige Medium, die sich durch den Block von der Einströmkammer (1) zur Ausströmkammer (3) erstrecken, sowie eine Deckplatte (9) aufweist, die sich, von Einströmkammer (1) zur Ausströmkammer (3) erstreckt und den Block an einem Ende abschliesst, wobei die Deckplatte (9) zumindest einen inneren Durchgangskanal (13) aufweist, der sich, die Fluidwege (7) umgehend, als Nebenstromkanal von der Einströmkammer (1) zur Ausströmkammer 3 erstreckt, durch zumindest eine Druckbegrenzungseinrichtung (11) sperrbar und durch Öffnen der Einrichtung (11) aufgrund einer zwischen Einströmkammer (1) und Ausströmkammer (3) herrschenden, einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitenden Druckdifferenz freigebbar ist.

Description

HYDAC S.A., Via Sceresa, Zona Industria3, CH - 6805 Mezzovico
Vorrichtung zum Wärmeaustausch zwischen strömungsfähigen Medien
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Wärmeaustausch zwischen strömungsfähigen Medien, von denen zumindest eines in flüssigem Zustand ist.
Bekannte Vorrichtungen (DE-A-196 51 988), die dazu dienen, den thermi- sehen Zustand einer sie durchströmenden Flüssigkeit zu beeinflussen, finden in der Technik weit verbreitete Anwendung, insbesondere in Form von Flüssigkeits/Luft-Kühlern. Bei der Anwendung in Verbindung mit Hydraulikanlagen oder Fertigungseinrichtungen, wobei Betriebsfluide wie Hydrau- liköl, Schmierstoffe oder Kühl-Schmierstoffe mittels Kühlluft gekühlt werden sollen, die durch die Vorrichtung hindurch geführt wird, sind Vorkehrungen erforderlich, um Betriebsstörungen oder das Versagen der Vorrichtung aufgrund der Temperaturabhängigkeit der Viskosität der zu kühlenden Flüssigkeit zu vermeiden. Um den Wirkungsgrad des Wärmeaustausches zu optimieren, sind in den Fluidwegen, die die zu kühlende Flüssigkeit innerhalb der Vorrichtung durchströmt, üblicherweise Turbulenz erzeugende Schaufeln oder Lamellen angeordnet, die von der Flüssigkeit umströmt werden müssen, die hierbei verwirbelt wird, so dass sämtliche Bestandteile des Flüssigkeitsstromes mit den den Fluidweg umgebenden Wänden für den ' Wärmeaustausch in Kontakt kommen.
Die die Verwirbelung bewirkenden Bauelemente bewirken eine gewisse Drosselung des Flüssigkeitsstromes, so dass sich zwischen der eingangssei- tigen Einströmkammer für die zu kühlende Flüssigkeit und der ausgangssei- tigen Ausströmkammer der Flüssigkeit ein von der Drosselung abhängiger Differenzdruck aufbaut. Bei zu kühlenden Flüssigkeiten, deren Viskosität stark temperaturabhängig ist, kann während Betriebsphasen, in denen die betreffende Flüssigkeit eine niedrige Temperatur hat, also beispielsweise während Anfahrphasen, in denen das betreffende Betriebsfluidum noch kalt ist, die entsprechend hohe Viskosität der Flüssigkeit aufgrund der Drosselung in den Fluidwegen der Vorrichtung zu einem übermäßigen Druckanstieg führen. Um solche Überdrücke, die zu Störungen oder Beschädigun- gen führen könnten, zu vermeiden, ist üblicherweise eine Nebenstromein- richtung zwischen Einströmkammer und Ausströmkammer der Vorrichtung vorgesehen, die normalerweise geschlossen ist, jedoch eine Druckbegrenzungseinrichtung aufweist, die den Nebenstrom der Flüssigkeit solange ermöglicht, bis, wenn die zu kühlende Flüssigkeit ihre Betriebstemperatur erreicht hat und sich die Viskosität entsprechend verringert hat, der Differenzdruck an der Vorrichtung auf einen sicheren Wert abgesunken ist, bei dem der Nebenstrom gesperrt wird und die Flüssigkeit ausschließlich die Fluidwege für den Wärmeaustausch durchströmt.
Durch die DE-A-41 06 963 ist eine Kühlvorrichtung für fluide Medien bekannt, insbesondere Wasserkühler für mit Öl betriebene Hydraulikanlagen und Verbrennungsmotoren, bei der das zu kühlende Medium II unter Wärmeaustausch in indirekten Kontakt mit dem Kühlmedium I gebracht wird, mit einem an sich bekannten Öl-Luftkühler mit Anschlußstutzen für den Ein- bzw. Austritt des Mediums II in einen Kühlkörper, der mehrere voneinander beabstandete, parallel verlaufende Kühlkanäle aufweist, deren Zwischenräume mit Lamellen ausgefüllt sind, durch die das Medium I turbulent hindurchströmt und wobei an der mit den Anschlußstutzen versehenen Längsseiten ein Deckei vorgesehen ist, der im Bereich der Anschlußstutzen befestigt ist und innen- und außenliegende Dichtungen aufweist, und mit einem in etwa hohlquaderförmigen Gußkörper mit mehreren Kammern und Stutzen für den Ein- und Austritt des Mediums I, in den der Öl-Luftkühler im wesentlichen formschlüssig derart eingesetzt und befestigt ist, dass im Ge- brauchszustand der Außenrand des Deckels über eine Dichtung abdichtend am Gehäuserand anliegt.
Hierdurch ergibt sich eine kostengünstig zu realisierende Kühlvorrichtung für fluide Medien mit einem verbesserten Wärmeaustausch; jedoch kann es insbesondere bei den genannten Anfahrphasen, in denen die betreffende Flüssigkeit eine niedrigere Temperatur hat und somit gegebenenfalls eine hohe Viskosität vorliegt, zu Überdrücken und mithin zu Beschädigungen an der bekannten Kühlvorrichtung kommen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, unter Beibehalten der Vorteile im Stand der Technik die bekannten Vorrichtungen dahingehend weiter zu verbessern, dass sie durch einen besonders einfachen Aufbau ausgezeichnet sind, der sich einfach und kostengünstig realisieren läßt, und dass dennoch in hohem Maße ein funk- tionssicherer Gebrauch bei unterschiedlichsten Temperaturen des zu kühlenden Mediums erreicht ist.
Erfindungsgemäß löst diese Aufgabe eine Vorrichtung, die die Merkmale des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit aufweist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist einen Wärmetauscherblock auf, bei dem sich die Fluidwege für die am Wärmeaustausch beteiligte Flüssigkeit zwischen einer den Block auf einer Seite begrenzenden Einströmkammer und einer den Block auf der gegenüberliegenden Seite begrenzenden Ausströmkammer erstrecken, wobei sich Fluidwege und Strömungswege für das Hindurchleiten des anderen strömungsfähigen Mediums, beispielsweise der Kühlluft, miteinander abwechseln, d.h. im Block aufeinander! iegen. Als oberer Abschluß des Blockes ist eine Deckplatte vorgesehen. Dadurch, dass gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 die Deckplatte zumindest einen inneren Durchgangskanal aufweist, der sich, die Fluidwege umgehend, als Nebenstromkanal von der Einströmkammer zur Auström- kammer erstreckt, ist dieser Durchgangskanal abhängig von der Druckdifferenz zwischen Einströmkammer und Ausströmkammer mittels einer Druck- begrenzereinrichtung sperrbar oder freigebbar. Erfindungsgemäß ist daher die als Sicherheitseinrichtung gegen einen Aufbau von Überdruck vorgesehene Nebenstromeinrichtung in die Deckplatte des Wärmetauscher-Blockes integriert. Dies führt zu einer wesentlichen Vereinfachung des Aufbaus der Vorrichtung, die in erstrebter Weise einfach und billig herstellbar ist.
Bei der Fertigung des Wärmetauscher-Blockes können die die Fluidwege und die die Strömungswege bildenden Bauelemente jeweils übereinander liegend zur Bildung eines Blockes mit gewünschter Anzahl von Elementen verlötet werden, wobei gleichzeitig die die Nebenströmneinrichtung bil- dende Deckplatte an der Oberseite des Blockes durch Verlöten festgelegt werden kann.
Die Herstellung der Vorrichtung gestaltet sich besonders einfach, wenn als Deckplatte ein Abschnitt eines durch Extrudieren gebildeten Hohlprofilkör- pers in Form eines Flachrohres vorgesehen ist, das an beiden Enden durch eine Verschlußplatte abgeschlossen ist Der Strang des Hohlprofilkörpers kann so extrudiert werden, dass sich ein einzügiges Flachrohr ergibt, d. h., dass in der so gebildeten Deckplatte in einzelner Durchgangskanal ausgebildet ist. In vorteilhafter Weise kann jedoch der Strang des das Flachrohr bildenden Hohlprofilkörpers so extrudiert werden, dass das Flach röhr zwei innere Durchgangskanäle aufweist. In jedem Falle, d.h. ungeachtet ob ein einziger Durchgangskanal oder mehrere Durchgangskanäle gebildet werden, ist die Wand des Flachrohres mit entsprechenden Durchgansgbohrun- gen versehen, die in den Endbereichen jedes Durchgangskanales die Fluid- verbindung zur Einströmkammer und Ausströmkammer ermöglichen.
Vorzugsweise ist für jeden Durchgangskanal des Flachrohres zumindest je eine Druckbegrenzungseinrichtung vorgesehen. Diese können jeweils in einer der Durchgangsbohrungen in der Flachrohres angeordnet sein.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist als Druckbegrenzungseinrichtung für jeden Durchgangskanal jeweils ein Rückschlagventil in Form eines federbelasteten Sitzventils vorgesehen.
Eine besonders einfache Bauweise ergibt sich, wenn das die Deckplatte bildende Flachrohr an den Enden des Durchgangskanales oder der Durchgangskanäle durch eine Verschlußplatte angeschlossen ist, die beim Löten des Wärmetauscher-Blockes mit angelötet wird. Wenn sich die Verschluß- platten über die Enden mehrerer Durchgangskanäle erstrecken, weisen die Verschlußplatten vorzugsweise einen in ihnen ausgebildeten Durchlaß auf, welcher eine Fluidverbindung zwischen den Durchgangskanälen ermöglicht. Dieser Durchlaß kann durch eine in die Verschlußplatten eingearbeitete, langgestreckte Vertiefung gebildet sein, die sich über die Enden der im Flachrohr befindlichen Durchgangskanäle erstreckt.
Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles im einzelnen erläutert. Es zeigen: • Fig. 1 eine stark schematisch vereinfachte Darstellung eines Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Form eines Luft/Flüssigkeits-Kühlers;
• Fig. 2 eine lediglich zur Verdeutlichung der Fluidströmung im Ausfüh- rungsbeispiel gedachte Schemaskizze der Nebenstromeinrichtung des
Ausführungsbeispieles mit zugeordneten Druckbegrenzungseinrichtungen;
• Fig. 3 eine Schnittdarstellung eines zweizügigen Flachrohres der Nebenstromeinrichtung des Flachrohres, entsprechend der Schnittlinie lll/lll von Fig. 1 und
• Fig. 4 eine Draufsicht der Innenseite einer Verschlußplatte für den end- setitigen Abschluß des in Fig. 3 gezeigten Flachrohres. •
In Fig. 1 , die in stark schematisch vereinfachter Darstellung ein Ausfüh- rungsbeispiel der Erfindung in Form eines Flüssigkeits/Luft-Kühlers in
Blockbauweise zeigt, sind eine Einströmkammer für die Zufuhr der zu kühlenden Flüssigkeit und eine Ausströmkammer zur Abgabe der Flüssigkeit mit 1 bzw. mit 3 bezeichnet. Zwischen Einströmkammer 1 und Ausströmkammer 3 weist der Wärmetauscher-Block sich abwechselnde, übereinan- der liegende Wärmetauschelemente plattenförmiger Gestalt auf, nämlich Fluidführungskörper 5, die innere Fluidwege 7 enthalten, durch die die zu kühlende Flüssigkeit von der Einströmkammer 1 zur Ausströmkammer 3 fließt, sowie Gitterkörper 8, die Strömungswege für hindurchströmende Kühlluft bilden, die Kühllamellen der Gitterkörper 8 bestreicht. Die Fluid- führungskörper 5 und die Gitterkörper 8 sind plattenartige Bauelemente mit quadratischem oder rechteckigem Umriß.
Der Wärmetauscher-Block mit seitlicher Einströmkammer 1 und seitlicher Ausströmkammer 3 und dem zwischen ihnen befindlichen Stapel aus Fluid- führungskörpern 5 und Gitterkörpern 8, welche Bauelemente sämtlich miteinander verlötet sind, ist an der Oberseite durch eine Deckplatte 9 abgeschlossen, die ebenfalls aufgelötet ist. Diese Deckplatte 9 bildet eine Ne- benstromeinrichtung für eine Fluidverbindung zwischen Einströmkammer 1 und Ausströmkammer 3 unter Umgehung der Fluidwege 7 in den Fluidfüh- rungskörpern 5, siehe die in Fig. 1 und 2 doppellienig eingezeichneten Strömungspfeile, die das Einströmen der Flüssigkeit aus der Einströmkammer 1 in die Deckplatte 9 sowie das Strömen der Flüssigkeit aus der Deckplatte 9 in die Ausströmkammer 3 über federbelastete Kugelrückschlagventi- le 11 verdeutlichen.
Die durch Federbelastung normalerweise geschlossenen Rückschlagventile 11 bilden eine Druckbegrenzungseinrichtung, die den Flüssigkeitsdurchstrom freigibt, wenn die Druckdifferenz zwischen Einströmkammer 1 und Ausströmkammer 3 einen durch Einstellung der Ventilfederkraft vorgewählten Schwellenwert übersteigt. In Fig. 1 ist lediglich ein Rückschlagventil 1 1 gezeigt. Im Interesse eines Ventildurchlaßquerschnittes in gewünschter Größe sind jedoch beim vorliegenden Ausführungsbeispiel mehrere hintereinander liegende Rückschlagventile 1 1 vorgesehen, wie aus Fig. 2 ent- nehmbar ist, die mit gegenüber Fig. 1 senkrechter Blickrichtung gesehen die Fluidströmung der durch die Deckplatte 9 gebildete Nebenstromeinrichtung durch die Rückschlagventile 1 1 hindurch, d. h. in die Ausströmkammer 3 hinein, verdeutlicht.
Die Deckplatte 9 ist, wie aus Fig. 3 zu ersehen ist, durch einen Strangabschnitt eines extrudierten Hohlkörperprofiles in Form eines Flachrohres gebildet, das beim vorliegenden Beispiel zweizügig ist, also zwei innere Durchgangskanäle 13 aufweist. Beide Enden des die Deckplatte 9 bildenden Flachrohres sind durch je eine Verschlußplatte 15 abgeschlossen, die in Fig. 4 näher dargestellt ist. Durchgangsbohrungen in der Wand des die Deckplatte 9 bildenden Flachrohres bilden die Fluidverbindung zwischen Einströmkammer 1 und den inneren Durchgangskanälen 13 sowie die Fluidverbindung der Durchgangskanäle 13 mit der Ausströmkammer 3. Die der Einströmkammer 1 zugeordneten Durchgangsbohrungen, von denen in Fig. 1 nur eine sichtbar ist, sind mit 17 bezeichnet. Die der Ausströmkammer 3 zugeordneten Durchgangsbohrungen sind mit 19 bezeichnet. Entsprechend der beim Ausführungsbeispiel vorgesehenen Anzahl von zwei Durchgangskanälen 13 sind beim vorliegenden Beispiel zwei Durchgangs- bohrungen 1 7 an der Einströmkammer 1 und zwei Durchgangsbohrungen 19 an der Ausströmkammer 3 vorgesehen.
Wie aus Fig. 2 entnehmbar ist, ist in jeder Durchgangsbohrung 19 ein Rückschlagventil 1 1 angeordnet, um, wie bereits oben angedeutet, einen ausreichend großen Ventilsdurchtrittsquerschnitt zu erreichen, ohne übermäßig große Ventile verwenden zu müssen. Um an den Enden des die Deckplatte 9 bildenden Flachrohres eine Fluidverbindung zwischen den beiden Durchgangskanälen 13 zu ermöglichen, sind die Verschlußplatten 15 mit einer eingearbeiteten, vertieften, langgestreckten Nut 21 versehen. Bei mit der Deckplatte 9 an den Enden der Durchgangskanäle 13 verlöteten Verschlußplatten 15 erstreckt sich die Nut 21 über die Enden beider Durchgangskanäle 13, wie beim Vergleichen der Fig. 3 und 4 ersichtlich ist, wodurch ein Durchlaß gebildet wird, der eine Fluidverbindung zwischen den Durchgangskanälen 13 an deren beiden Enden herstellt.
Um im fertigen Zustand der Vorrichtung einen Zugang zu den als Druckbegrenzungseinrichtung dienenden Rückschlagventilen 1 1 zu ermöglichen, sind in der Wand des die Deckplatte 9 bildenden Flachrohres Zugangsbohrungen 23 ausgebildet, die dem betreffenden Rückschlagventil 1 1 jeweils gegenüberliegend ausgebildet sind, siehe Fig. 1 und 3. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, sind die Zugangsbohrungen 23 durch ein Verschlußteil 25 abschließbar, bei dem es sich um ein eingeschraubtes Deckelteil oder dergleichen handeln kann. Bei einer nicht näher dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung kann die jeweilige Druckbegrenzungseinrichtung 1 1 auch aus einem mittels Druck und/oder Temperatur angesteuerten Schließteil bestehen, beispielsweise in Form eines temperaturabhängigen Dehnstoffelementes. Ist das zu kühlende Medium kalt, baut es in der Vorrichtung auch einen entsprechend hohen Druck auf und die Druckbegrenzungseinrichtung 1 1 hat die Bypass- Funktion des Kühlers freizugeben. Steigt die Temperatur des zu kühlenden Mediums dann an und ist dergestalt dünnflüssig, kann es den Kühler unter Umgehung der Bypass-Funktion unmittelbar durchströmen, indem bei höherer Temperatur das Schließteil den Bypass verschließt. Ein dahingehendes Schließteil läßt sich beispielsweise durch ein Dehnstoffelement entsprechend realisieren.
Die erfindungsgemäße Bypass-Vorrichtung läßt sich auch nachträglich an bestehende Kühler anschließen, da vorzugsweise die Bypass-Vorrichtung eine Höhe aufweist, die einem Fluidkanal 7 sowie einem nachfolgenden Lamellenkanal 8 in der Bauhöhe entspricht. Entfernt man mithin bei einer bereits ausgelieferten Kühleinrichtung die dahingehende obere Lamellenreihe nebst Fluidkanal, ist Bauraum geschaffen, um die in der Höhe standardisierte Bypass-Vorrichtung nachträglich anzubringen und anzuschwei- ßen, so daß eine nachträgliche Nachrüstung mit der Bypass-Vorrichtung ohne weiteres möglich ist, ohne daß die Kühlleistung der derart umgebauten Kühlvorrichtung wesentlich reduziert wäre.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
. Vorrichtung zum Wärmeaustausch zwischen strömungsfähigen Medien, von denen zumindest eines in flüssigem Zustand ist, mit einem Wärme- tauscher-Block, der auf einer Seite durch eine Einströmkammer (1) und auf der gegenüberliegenden Seite durch eine Ausströmkammer (3) für Zufuhr bzw. Abfuhr des flüssigen Mediums begrenzt ist, der Fluidwege
(7) für das flüssige Medium, die sich durch den Block von der Einströmkammer (1) zur Ausströmkammer (3) erstrecken und durch zwischen ih- nen befindliche Strömungswege (8) für das Hindurchleiten des anderen strömungsfähigen Mediums voneinander getrennt sind, sowie eine Deckplatte (9) aufweist, die sich, die Fluidwege (7) und Strömungswege
(8) überdeckend, von Einströmkammer (1) zur Ausströmkammer (3) erstreckt und den Block an einem Ende abschließt, dadurch gekennzeich- net, dass die Deckplatte (9) zumindest einen inneren Durchgangskanal
(13) aufweist, der sich, die Fluidwege (7) umgehend, als Nebenstromka- nal von der Einströmkammer (1) zur Ausströmkammer (3) erstreckt, durch zumindest eine Druckbegrenzungseinrichtung (1 1) sperrbar und durch Öffnen der Einrichtung (1 1) aufgrund einer zwischen Einström- kammer (1 ) und Ausströmkammer (3) herrschenden, einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitenden Druckdifferenz freigebbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als Deckplatte ein Abschnitt eines durch Extrudieren gebildeten Hohlprofilkörpers in Form eines Flachrohres (9) vorgesehen ist, das an beiden Enden durch eine Verschlußplatte (15) abgeschlossen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Wand des Flachrohres (9) in dessen an die Einströmkammer (1) und die Ausströmkammer (3) angrenzenden Endbereichen Durchgangsbohrungen (1 7, 19) ausgebildet sind, die eine Fluidverbindung zwischen dem zumindest einen Durchgangskanal (13) des Flachrohres (9) und der Einströmkammer (1 ) und der Ausströmkammer (3) bilden.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Flachrohr (9) zwei innere Durchgangskanäle (13) aufweist, die jeder über Durchgangsbohrungen (17, 19) mit der Einströmkammer (1 ) bzw. der Ausströmkammer (3) in Verbindung sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Durchgangskanal (13) des Flachrohres (9) zumindest je eine Druckbegrenzungseinrichtung (1 1) vorgesehen ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckbegrenzungseinrichtung (1 1) für jeden Durchgangskanal (13) in einer die Wand des Flachrohres (9) durchdringenden Durchgangsbohrung (17, 19) angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die
Druckbegrenzungseinrichtungen (1 1 ) jeweils in der den Durchgangskanal (13) mit der Ausströmkammer (3) verbindenden Durchgangsbohrung (19) vorgesehen sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Druckbegrenzungseinrichtung jeweils ein Rückschlagventil (1 1 ) in Form eines federbelasteten Sitzventiles vorgesehen ist.
. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Wand jedes Durchgangskanales (1 3) in dem dem Rückschlagventil (1 1) gegenüberliegenden Bereich eine den Zugang zum Ventil (1 1 ) ermöglichende Zugangsbohrung (23) ausgebildet ist, die durch ein Verschluß- teil (25) abschließbar ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in den die Enden des Flachrohres (9) abschließenden Verschlußplatten (1 5) ein eine Fluidverbindung zwischen den Durchgangs- kanälen (13) bildender Durchlaß (21) ausgebildet ist.
1 1 . Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchlaß der Verschlußplatten (15) durch eine in sie eingearbeitete, langgestreckte Vertiefung (21 ) gebildet ist, die sich über die Enden der im Flachrohr (9) befindlichen Durchgangskanäle (13)erstreckt.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Druckbegrenzungseinrichtung (1 1 ) aus einem mittels Druck und/oder Temperatur angesteuerten Schließteil besteht.
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