WO2020103980A1 - Wärmeübertrager mit glatten seitenwänden - Google Patents

Wärmeübertrager mit glatten seitenwänden

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WO2020103980A1
WO2020103980A1 PCT/DE2019/100990 DE2019100990W WO2020103980A1 WO 2020103980 A1 WO2020103980 A1 WO 2020103980A1 DE 2019100990 W DE2019100990 W DE 2019100990W WO 2020103980 A1 WO2020103980 A1 WO 2020103980A1
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heat exchanger
plate
arrangement
upstand
section
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PCT/DE2019/100990
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Marius Dornseif
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Modine Manufacturing Co.
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to a heat exchanger in a stacked plate construction, which can be used in an intake manifold as a charge air cooler.
  • EP 2 726 805 B1 discloses a heat exchanger constructed in a stacked plate construction, which can be used in a suction pipe as a charge air cooler.
  • the charge air cooler has a bypass wall in the area of the distribution duct and / or collecting duct, which is built up from upturns of the plates that form the plate pairs.
  • the upturns are each provided with an outward or inward bevel. With these bevels, the plates can be simply and correctly inserted into one another, but the outward-facing bevels lead to a non-flat surface of the bypass wall.
  • the present invention addresses, among other things, the problem for one
  • Heat exchanger and to provide an improved or at least an alternative embodiment for a suction pipe equipped with such a heat exchanger, which is characterized in particular by flat surfaces of the transverse sides and / or increased stability after soldering the plate pairs to one another.
  • a heat exchanger comprising a plurality of plate pairs formed from a first plate and a second plate, which are stacked in a stacking direction such that first fluid channels for a first working fluid between the plate pairs and between the first plate and the second plate of a pair of plates, second fluid channels are formed for a second working fluid, at least one side of the heat exchanger having a side wall which extends at least in sections in the lateral direction and at least in sections in the stacking direction and which consists of first upturns formed in the stacking direction and overlapping and formed from the first plate the second plate formed second
  • first upstands being set up vertically on the first plate and being straight in the stacking direction
  • second backsplashes being a first partial section arranged at least in sections in the stacking direction between the first upstand and the heat exchanger core, a section adjoining the first upstand in the stacking direction and in the stacking direction just formed second section and in the second upstand from the first section to the second Have sub-section transition third sub-section, wherein a first surface of the first upstand and a second surface of the second section of the second upstand lie at least in sections in one plane.
  • Such a side wall can advantageously form an at least partially smooth surface of the side wall by means of the first upstand and the second partial section of the second upstand, which lie at least in sections in one plane.
  • the essentially smooth surface enables the heat exchanger to be sealed off from the housing in the region of the smooth surface after it has been inserted into a housing, so that bypass currents which do not flow through the heat exchanger, but instead pass it, are largely prevented or reduced can be.
  • the stacking direction is understood to mean the direction in which the first plates and second plates or the plate pairs are stacked.
  • the direction of flow is to be understood as the direction in which the first working fluid flowing between the plate pairs flows through the heat exchanger or heat exchanger core.
  • the transverse direction is usually perpendicular to the flow direction and perpendicular to
  • the heat exchanger has a terminal top and a terminal bottom in the stacking direction.
  • the heat exchanger In the flow direction, the heat exchanger has an inflow side and an outflow side, while the heat exchanger has two end-side transverse sides in the transverse direction. A respective side direction runs in
  • Transverse direction and / or flow direction along the side under consideration respectively along one of the transverse sides and / or along the inflow side and / or along the
  • a straight design in the stacking direction is to be understood to mean a design which takes a straight course in the stacking direction or runs on a straight line. It is imperative that only the course in the stacking direction be straight, while, for example, the course in the lateral direction can be curved, as is the case with round ones
  • the upstands may have a different design beyond the respective section which is just formed in the stacking direction, as is the case, for example, with the third section of the second upstand, which is not straight in the stacking direction. Due to the fact that the first surface of the first upstand and the second surface of the second section of the second upstand lie at least in sections in one plane, an essentially smooth design of the is at least for this section
  • surface is understood to mean the surface of the first upstand or the second, which is directed away from the heat exchanger core and is consequently arranged on the outside
  • Heat exchanger to be open.
  • integrated with an intake manifold can be used, so that the charge air flowing via the intake manifold can be cooled by means of the integrated heat exchanger, the heat exchanger being able to be inserted as tightly into the intake manifold as a housing due to its smooth surfaces in the region of the side walls, that essentially bypass Currents can be reduced or prevented.
  • An open design of a heat exchanger is understood to mean a design in which at least the first fluid channels or the second fluid channels are designed to be open to the surroundings of the heat exchanger with respect to the heat exchanger, so that a housing is required in which the heat exchanger is inserted, so that the heat exchanger can be flowed through by the respective working fluid by means of the housing.
  • Plate pairs arranged first fluid channels open for the first working fluid and therefore open to the surroundings of the heat exchanger.
  • first upstand and the first section of the second upstand can be integrally connected to one another, in particular by soldering or welding. If the first upstand and the first partial section are integrally connected to one another, then by means of the first upstand and the second partial section
  • stretched side wall stabilization of the heat exchanger can be achieved because the side wall arranged on the respective side of the heat exchanger contributes to stabilization of the heat exchanger core during load changes or also under mechanical or mechanical-dynamic stresses.
  • the surface of the side wall can additionally be made more flat, since if the first upstand and the second
  • Sub-section are spaced apart from each other in terms of tolerance, a gap which is formed between the first upstand and the second sub-section can be at least partially filled by means of solder.
  • first upstand can be oriented parallel to the flow direction of the second fluid in the distribution channel or anti-parallel and the second upstand can be anti-parallel to the flow direction of the second fluid in the distribution channel or parallel.
  • the first upward upright with the second upward upward movement can be hidden one inside the other, so that the first partial upward section is at least partially covered by the first upward upward edging.
  • the first upstand comes into contact with the first partial section, so that, for example, soldering of the first upstand to the first partial section of the second upstand is made possible.
  • a fourth partial section arranged at the end in the stacking direction can be provided on the second upstand, which is between the first upstand and the
  • Heat exchanger core is arranged and the transverse to the stacking direction and
  • At least one side wall can have an arrangement selected from the following group: an arrangement on a first transverse side of the heat exchanger, an arrangement on a first transverse side opposite the second transverse side of the
  • Heat exchanger an arrangement on an inflow side of the heat exchanger for the first fluid, a central arrangement on the outflow side of the heat exchanger for the first fluid, a central arrangement, an angular arrangement.
  • Such smooth side walls are formed at different positions of the heat exchanger, so that individual sections or areas of the heat exchanger can be sealed off from others in a sealing manner, if necessary, by means of a seal.
  • any bypasses in the region of the transverse sides can be reduced or prevented, for example by a seal.
  • An arrangement in the region of the inflow side of the heat exchanger or in the region of the outflow side of the heat exchanger can be used to reduce or prevent flow through the heat exchanger by means of the first fluid in precisely these regions. This is particularly advantageous if the distribution channels or the collecting channels for the second working fluid are arranged in these areas, since bypass flows occur in these areas in particular with this design of the heat exchanger, which usually reduce the efficiency of the
  • Lead heat exchanger Depending on the arrangement of the distribution channel or collecting channel, a central arrangement or an angular arrangement of the side wall can therefore be advantageous in order to prevent such bypass flows.
  • a central arrangement may also be advantageous in the area of the inflow or outflow side if the heat exchanger is to be divided into two different sections by means of, for example, the centrally arranged side wall and, if appropriate, a seal. which are flowed through differently, for example with a U-turn-shaped flow of the first working fluid or with different working fluids through the sections.
  • the side wall can have at least one extension selected from the following group: a complete extension in the stacking direction, a complete one
  • Extension in the flow direction an extension over at least 20% of the respective side, a continuous extension over at least part of the sides arranged at a corner of the heat exchanger.
  • the side wall extends over at least 30% of the respective side, possibly over 40%, for example over 50% and in particular over 60% of the respective side.
  • the side wall can advantageously be provided in a plurality of
  • At least one bypass wall can be provided, which has an arrangement selected from the following group: an arrangement on the inflow side in the area of the distribution channel and / or collecting channel, an arrangement on the outflow side in the area of the distribution channel and / or collecting channel.
  • a bypass flow of the second working fluid can advantageously be reduced or prevented, in particular in the region of the collecting channels and / or distribution channels, since such a bypass wall can reduce or prevent the flow of the second working fluid.
  • collector channel or “distribution channel” means the channels via which the second working fluid is supplied to or removed from the heat exchanger core
  • Plate formings are formed and are fluidly connected to the first fluid channels.
  • At least one bypass wall can have an education selected from the following group: an education analogous to the side wall, an impacted education, wherein the two upstands are straight in the stacking direction and are spaced apart from one another at a predetermined butted distance.
  • bypass walls are designed analogously to the side wall, a flat surface can advantageously be displayed without interruption and, moreover, the upturns of the bypass wall soldered to one another contribute to an additional stabilization of the
  • At least one inner wall can be provided, which has an arrangement selected from the following group: an arrangement in the flow direction in front of the distribution channel, an arrangement in the flow direction in front of the collection channel, an arrangement in the flow direction after the distribution channel and an arrangement in the flow direction after the Collection channel, an arrangement between the collection channel and the distribution channel oriented to the side wall, an arrangement between the collection channel and the distribution channel oriented to the heat exchanger core.
  • an additional bypass blocker can advantageously be installed, which further reduces the flow in the area of the collecting channel or distribution channel, so that the bypass flows of the second working fluid in the area of the distribution channel or collecting channel decreased or
  • At least one inner wall can have a design selected from the following group: a design analogous to the side wall, a butted design, the two upstands being straight in the stacking direction and being spaced apart from one another at a predetermined butted distance. If the inner walls are designed analogously to the side wall, a flat surface can advantageously be represented without interruption and, moreover, the upturns of the inner walls soldered to one another contribute to an additional stabilization of the
  • Raised edges do not lead to a completely smooth surface and, moreover, such an inner wall is also not completely sealable, but the inner wall in the region of the distribution channel and / or collecting channel can be reduced sufficiently well by such a partially open configuration.
  • an intake manifold with a heat exchanger as described above is proposed, the heat exchanger being in a recess in the
  • a seal can be arranged between the suction tube acting as the housing wall for the heat exchanger and the at least one side wall of the heat exchanger.
  • FIG. 3 shows a pair of plates constructed from a first plate and a second plate
  • Fig. 6 shows a first plate and a second plate with between the first and second
  • Fig. 7 shows a first plate and a second plate without interposed
  • Fig. 9 shows a cross section through the domes of the first and second plates in
  • FIG. 11 shows a section through the first plate and the second plate along the section line in FIG.
  • FIG. 12 is an enlarged detail of FIG. 11 in the left area
  • FIG. 13 shows an enlarged detail of FIG. 11 in the right area
  • Fig. 14A.B a first plate and a second plate with a bypass wall
  • FIG. 17 shows a first plate which is soldered to a second plate and air lamella arranged between the first plate and second plate.
  • FIG. 18 shows a heat exchanger inserted into a housing or intake manifold.
  • FIG. 1 shows a heat exchanger 100 which is designed in a stacked plate construction.
  • the heat exchanger is constructed from a plurality of first plates 110 and second plates 120, which together form a plate pair 130.
  • the first fluid channels 140, through which the first working fluid flows, are arranged between the plate pairs 130.
  • the second fluid channels 150, through which a second working fluid flows, are arranged between the first plate 110 and the second plate 120.
  • Flow inserts can be arranged both in the first fluid channels 140 and in the second fluid channels 150, or the turbulence-generating elements can be formed from the plate itself, for example by dimpel structures.
  • an air lamella 160 is arranged in the first fluid channel 140, while in the second fluid channel 150 the turbulence-generating structures are formed by embossments 170 in the first plate 110 and / or in the second plate 120.
  • the first plates 110 and second plates 120 or plate pairs 130 are shown in FIG. 1
  • Stack direction 180 stacked and they extend in the flow direction 190 from an inflow side 200 to an outflow side 210, in which case the flow direction 190 represents the flow direction of the first working fluid.
  • Heat exchanger 100 also a top 240 and a bottom 250. Openings 260 are formed in the plates 110, 120, via which the second fluid channels 150 are supplied with the second working fluid. Accordingly, all openings 260 of the first plates 110 and second plates 120 together form the distribution channel 270 and the collecting channel 280. The second working fluid can be supplied to the distribution channel 270 via the connection piece 290 and can be removed from the heat exchanger 100 via the collecting channel 280.
  • the first plates 110 and second plates 120 have a first upstand 300 and a second upstand 310. These upturns 300, 310 are oriented opposite to one another in the flow direction 315 of the second working fluid in the distribution channel 270, so that a first upturn 300 with a second upturn 310 always form part of the side wall 320.
  • the side wall 320 extends on each transverse side 220, 230 in the side direction 330 from the inflow side 200 to the outflow side 210 and in the stacking direction 180 from the bottom side 250 to the top side 240.
  • such a side wall 320 is also formed on the first transverse side 220 and on the second transverse side 230, the
  • Heat exchanger core 340 of the heat exchanger 100 is arranged between the side walls 320. If the side walls 320 are sealed against, for example, a housing wall, the first fluid is forced to flow through the heat exchanger core 340.
  • Such a heat exchanger 100 is designed to be open on account of the first fluid channels 140 which are designed to be open to the environment, and the first working fluid can flow through it on the environment side by means of the open first fluid channels 140.
  • Such a heat exchanger 100 can also be arranged on the top
  • the connecting piece 290 can be positioned in the end plate 360 and / or in the flange plate 350.
  • FIG. 2 shows the first plate 110 and the second plate 120, which are stacked in the heat exchanger 100 in the stacking direction 180. Furthermore, embossments 170 are provided which, as shown in FIG. 3, influence the flow of the second working fluid as desired in the closed second fluid channel 150. However, it is also conceivable for turbulators or other flow inserts to be inserted into the second fluid channel 150 instead of the embossments. Furthermore, the second fluid channels 150 are supplied with the second working fluid via the openings 260 formed in the plates 110, 120.
  • the first upstand 300 and the second upstand 310 are oriented with respect to a pair of plates 130 and in the flow direction 315, so that the first upstand 300 is oriented parallel or anti-parallel to the stacking direction 180 when the second upstand 310 is oriented anti-parallel or parallel to the stacking direction 180.
  • FIG. 4 two pairs of plates 130 are shown in an exploded view, which form a first fluid channel 140 between them for a first working fluid.
  • this first fluid channel 140 can be equipped with an air lamella 160 in order to improve the heat transfer between the first fluid channel 140 and the second fluid channel 150, it also being conceivable that structures are created by embossments 170 in the plates 110, 120, which influence the flow of the first working fluid in the first fluid channel 140 as desired.
  • FIG. 5 again shows two plate pairs 130, between which an air lamella 160 is arranged, wherein in the region of the domes on the inflow side 200 and the outflow side 210 in the region of the distribution channel 270 and the collection channel 280, jointed upturns 370 are additionally arranged, which form a bypass wall 380, which in turn reduces the flow of the first working fluid in the region of the distribution channel 270 or collecting channel 280.
  • FIG. 6 now shows a section through a first plate 110 and a second plate 120, in which case the two plates 110, 120 do not form a plate pair 130, but instead provide the first fluid channel 140, in which the air lamella 160 is also inserted.
  • This section through the first fluid channel 140 shows in the region of the side wall 320 that the first The upstand 300 is straight in the stacking direction 180, and the first upstand 300 is arranged essentially at right angles to the first plate 110.
  • the second upstand 310 has a first section 390, which is also in FIG.
  • Stack direction 180 is straight and is arranged in the transverse direction 215 between the first upstand 300 and the heat exchanger core 340.
  • a second section 400 of the second upstand 310 is arranged in the stacking direction in one plane with the first upstand 300, so that a first surface 414 of the first upstand 300 in the
  • Interaction with a second surface 416 of the second section 400 of the second upstand 310 forms a flat or flat side wall 320.
  • the surfaces 414, 416 are oriented away from the heat exchanger core 340.
  • a third section 410 transfers the first section 390 into the second section 400.
  • a fourth subsection 420 can also be provided, which is positioned at the end on the second upstand 310, between the first upstand 300 and the
  • Heat exchanger core 340 is arranged, extends transversely in the stacking direction 180 and is oriented in the direction of the heat exchanger core 340.
  • the second plate 120 can be plugged together more conveniently with the first plate 110, and especially when a side wall 320 is formed on the first transverse side 220 and on the second transverse side 230, as shown in FIG. 7.
  • such a fourth section 420 is extremely helpful when assembling the plate stack, since this fourth section 420 with its fold 430 connects the second plate 120 to the first plate 110 and inserts the second folds 310 between the first folds 300 on the first transverse side 220 and the second transverse side 230 are reproducibly simplified.
  • Form plate pair 130 but provide the first fluid channel 140.
  • the bypass wall 380 can be seen, which is formed from two butted upturns 370 of the first plate 110 and the second plate 120. It can also be seen that the two butted upturns 370 are spaced apart from one another at a predetermined butted distance 440, this predetermined butted distance 440 having to be provided on the basis of the tolerances occurring in production.
  • the section line according to FIG. 8 results in the section shown in FIG. 9, in this view the bypass wall 380 which on the inflow side 200 and on the outflow side 210 in Area of the distribution channel 270 or the collecting channel 280 are arranged, are shown.
  • the butted upturns 370 are arranged at an butted distance 440 from one another, in order to ensure that during the soldering
  • FIG. 10 again shows a first plate 110 and a second plate 120 in the form of the first fluid channel 140 without an inserted air lamella 160.
  • a cross section results in the longitudinal direction of the first plate 110 and second plate 120 through the distribution channel 270
  • This cross-section is shown in FIG. 11, it being apparent that a side wall 320 is formed both on the first transverse side 220 and on the second transverse side 230.
  • the area of the first transverse side 220 is shown enlarged in FIG. 12.
  • the first upturn 300 is perpendicular to the first plate 110 in
  • Stack direction 180 is arranged, while the second upstand 310 consists essentially of four sections 390, 400, 410, 420.
  • the first section 390 is arranged between the first upstand 300 and the heat exchanger core 340, while the second section 400 is positioned in the stacking direction 180 in one plane with the first upstand 300.
  • the fourth section 420 can additionally be provided as an insertion aid for the first plate 110 into the second plate 120 or between the first upstands 300.
  • the third section 410 converts the first section 390 into the second section 400.
  • FIG. 13 An analog design of the side wall 320 can be seen in FIG. 13 for the second transverse side 230.
  • FIG. 12 and FIG. 13 show that the first upstand 300 is spaced apart from the second section 400 at a predetermined distance 450.
  • Such distances 450 are to be provided on the basis of manufacturing tolerances, so that the respective side wall 320 in the area of the distance 450
  • FIGS. 14A, B each show a first plate 110 and a second plate 120, which build up a first fluid channel 140 in which no air lamella 160 is inserted.
  • the flat side wall 320 is formed on the first transverse side 220, which is formed from a first upstand 300 and a second upstand 310.
  • the bypass wall 380 can be formed, as shown in FIG. 14B, but also from overlapping upstands 460, which only represent straight upstands on the respective plate 110, 120 and that after the first plate 110 and the second plate 120 hide with one another are overlapping each other. However, it is also conceivable that the bypass wall is formed by abutting upstands.
  • FIGS. 15A, B has, in addition to the side wall 320 on the inflow side 200 and the outflow side 210, a bypass wall 380 which is designed analogously to the side wall 320.
  • the bypass wall 380 has a straight rectangular first upstand 300 on the first plate 110 and a second upstand 310 on the second plate 120, which has at least a first partial section 390 and a second partial section 400.
  • Such a bypass wall 380 constructed analogously to the side wall 320, can additionally contribute to the stability of the heat exchanger 100.
  • FIGS. 16A, B has rounded corners 470, so that it is possible to have the first upstand 300 and the second upstand 310 run in such a way that the upstands 300, 310 extend over the entire first transverse side 220 and in addition in the area of the distribution channel 270 and the collection channel 280 in the
  • Flow side 200 and flow side 210 extend into it.
  • FIG. 16A shows an inner wall 475 which can be constructed analogously to the side expenditure 320 or in an abutting or overlapping embodiment.
  • the stability of the heat exchanger 100 can likewise be improved by means of such inner walls 475, and the bypass flows in the region of the distribution channel 270 or collecting channel 280 can at least be reduced.
  • the inner wall 475 can be used independently of rounded corners 470.
  • FIG. 17 shows a section through the heat exchanger in the region of the side wall 320, in which case the first upstand 300 is soldered to the first section 390 of the second upstand 310. It can be seen relatively well that solder fillets have been formed in the area of the fourth subsection 420 and in the area of the distance 450, so that the distance 450 has been at least partially filled with solder, which leads to an improved planar or planar design of the side wall 320.
  • 18 shows the heat exchanger 100 inserted into a suction pipe 490, a seal 510, which has a bypass, being arranged between a housing wall 500 of the suction pipe 490 in the region of the side walls 320 on the first transverse side 220 and the second transverse side 230.
  • the flow of the first working fluid between the housing wall 500 and the heat exchanger 100 is reduced or prevented. Due to the essentially planar design of the side wall 320, such seals 510 are particularly efficient and particularly completely prevent a possible bypass flow of the first working fluid between the housing wall 500 and the heat exchanger 100.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager umfassend mehrere aus einer ersten Platte (110) und einer zweiten Platte (120) ausgebildete Plattenpaare (130), die in einer Stapelrichtung (180) derart gestapelt angeordnet sind, dass zwischen den Plattenpaaren (130) erste Fluidkanäle (140) für ein erstes Arbeitsfluid und zwischen der ersten Platte (110) und der zweiten Platte (120) eines Plattenpaares (130) zweite Fluidkanäle (150) für ein zweites Arbeitsfluid ausgebildet werden, wobei zumindest eine Seite des Wärmeübertragers (100) eine sich in Seitenrichtung (330) zumindest abschnittsweise und in Stapelrichtung (180) zumindest abschnittsweise erstreckende Seitenwand (320) aufweist, die aus in Stapelrichtung (180) verlaufenden, sich überlappenden, aus der ersten Platte (110) ausgebildeten ersten Aufkantungen (300) und aus der zweiten Platte (120) ausgebildeten zweiten Aufkantungen (310) aufgebaut ist, wobei die ersten Aufkantungen (300) senkrecht an der ersten Platte (110) aufgestellt und in Stapelrichtung (180) gerade ausgebildet sind und die zweiten Aufkantungen (310) einen in Stapelrichtung (180) zumindest abschnittsweise zwischen der ersten Aufkantung (300) und dem Wärmeübertragerkern (340) angeordneten ersten Teilabschnitt (390), einen sich in Stapelrichtung (180) an die erste Aufkantung (300) anschließenden und in Stapelrichtung (180) gerade ausgebildeten zweiten Teilabschnitt (400) und einen die zweite Aufkantung (310) vom ersten Teilabschnitt (390) in den zweiten Teilabschnitt (400) überleitenden dritten Teilabschnitt (410) aufweisen, wobei eine erste Oberfläche (414) der ersten Aufkantung (300) und eine zweite Oberfläche (416) des zweiten Teilabschnittes (400) der zweiten Aufkantung zumindest abschnittsweise in einer Ebene liegen. Durch derartige Aufkantungen (300, 310) lässt sich die mechanische Stabilität und die Abdichtbarkeit des Wärmeübertragers (100) verbessern.

Description

Wärmeübertrager mit glatten Seitenwänden
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager in gestapelter Plattenbauweise, der in ein Saugrohr als Ladeluftkühler eingesetzt werden kann.
Aus der EP 2 726 805 B1 ist ein in gestapelter Plattenbauweise aufgebauter Wärmetauscher bekannt, der in einem Saugrohr eingesetzt als Ladeluftkühler verwendet werden kann. Dabei weist der Ladeluftkühler im Bereich des Verteilkanals und/oder Sammelkanals eine Bypass- Wand auf, die aus Aufkantungen der Platten, die die Plattenpaare ausbilden, aufgebaut ist. Zum verbesserten Ineinanderstecken der Platten zu einem Plattenpaar sind die Aufkantungen endständig jeweils mit einer nach außen gerichteten oder nach innen gerichteten Abkantung versehen. Durch diese Abkantungen kann ein einfaches fehlerfreies Ineinanderstecken der Platten vorgenommen werden, wobei jedoch die nach außen gerichteten Abkantungen zu einer nicht ebenen Oberfläche der Bypass-Wand führen.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich unter anderem mit dem Problem, für einen
Wärmetauscher und für einen mit einem derartigen Wärmetauscher ausgestattetes Saugrohr eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch plane Oberflächen der Querseiten und/oder einer erhöhten Stabilität nach Verlötung der Plattenpaare miteinander auszeichnet.
In einem Aspekt der Erfindung wird ein Wärmeübertrager umfassend mehrere aus einer ersten Platte und einer zweiten Platte ausgebildeten Plattenpaare vorgeschlagen, die in einer Stapelrichtung derart gestapelt angeordnet sind, dass zwischen den Plattenpaaren erste Fluidkanäle für ein erstes Arbeitsfluid und zwischen der ersten Platte und der zweiten Platte eines Plattenpaares zweite Fluidkanäle für ein zweites Arbeitsfluid ausgebildet werden, wobei zumindest eine Seite des Wärmeübertragers eine sich in Seitenrichtung zumindest abschnittsweise und in Stapelrichtung zumindest abschnittsweise erstreckende Seitenwand aufweist, die aus in Stapelrichtung verlaufenden, sich überlappenden, aus der ersten Platte ausgebildeten ersten Aufkantungen und aus der zweiten Platte ausgebildeten zweiten
Aufkantungen aufgebaut ist, wobei die ersten Aufkantungen senkrecht an der ersten Platte aufgestellt und in Stapelrichtung gerade ausgebildet sind und die zweiten Aufkantungen einen in Stapelrichtung zumindest abschnittsweise zwischen der ersten Aufkantung und dem Wärmeübertragerkern angeordneten ersten Teilabschnitt, einen sich in Stapelrichtung an die erste Aufkantung anschließenden und in Stapelrichtung gerade ausgebildeten zweiten Teilabschnitt und ein in die zweite Aufkantung vom ersten Teilabschnitt in den zweiten Teilabschnitt überleitenden dritten Teilabschnitt aufweisen, wobei eine erste Oberfläche der ersten Aufkantung und eine zweite Oberfläche des zweiten Teilabschnittes der zweiten Aufkantung zumindest abschnittsweise in einer Ebene liegen.
Vorteilhaft kann durch eine derartige Seitenwand mittels der ersten Aufkantung und des zweiten Teilabschnittes der zweiten Aufkantung, die zumindest abschnittsweise in einer Ebene liegen, eine zumindest abschnittsweise glatte Oberfläche der Seitenwand ausgebildet werden. Durch die im Wesentlichen glatte Oberfläche ergibt sich die Möglichkeit, den Wärmeübertrager nach Einsetzen in ein Gehäuse im Bereich der glatten Oberfläche gegenüber dem Gehäuse abzudichten, sodass Bypass-Ströme, die nicht durch den Wärmeübertrager, sondern an demselben vorbei strömen, weitestgehend verhindert bzw. verringert werden können.
Dabei versteht man unter der Stapelrichtung diejenige Richtung, in der die ersten Platten und zweiten Platten bzw. die Plattenpaare gestapelt sind. Unter der Durchströmrichtung ist diejenige Richtung zu verstehen, in der der Wärmeübertrager bzw. Wärmeübertragerkern von dem zwischen den Plattenpaaren strömenden ersten Arbeitsfluid durchströmt wird. Die Querrichtung ist üblicherweise senkrecht zur Durchströmrichtung und senkrecht zur
Stapelrichtung angeordnet.
Demzufolge verfügt der Wärmeübertrager in Stapelrichtung über eine endständige Oberseite und eine endständige Unterseite. In Durchströmrichtung weist der Wärmeübertrager eine Anströmseite und eine Ausströmseite auf, während der Wärmeübertrager in Querrichtung jeweils zwei endseitige Querseiten aufweist. Eine jeweilige Seitenrichtung verläuft in
Querrichtung und/oder Durchströmrichtung entlang der jeweilig betrachteten Seite, respektive entlang einer der Querseiten und/oder entlang der Anströmseite und/oder entlang der
Ausströmseite.
Unter einer geraden Ausbildung in Stapelrichtung ist eine Ausbildung zu verstehen, die in Stapelrichtung einen geraden Verlauf einnimmt, bzw. auf einer Gerade verläuft. Dabei muss zwingend nur der Verlauf in Stapelrichtung gerade ausgebildet sein, während beispielsweise der Verlauf in Seitenrichtung kurvenförmig ausgebildet sein kann, wie dies bei runden
Ecken der Fall sein kann. Auch ist es möglich, dass die Aufkantungen jenseits des jeweiligen in Stapelrichtung gerade ausgebildeten Abschnitts eine anderweitige Ausbildung aufweisen, wie dies beispielsweise bei dem dritten Teilabschnitt der zweiten Aufkantung der Fall ist, der in Stapelrichtung nicht gerade ausgebildet ist. Dadurch, dass die erste Oberfläche der ersten Aufkantung und die zweite Oberfläche des zweiten Teilabschnitts der zweiten Aufkantung zumindest abschnittsweise in einer Ebene liegen, ist zumindest für diesen Abschnitt eine im Wesentlichen glatte Ausbildung der
Oberfläche möglich, sodass etwaige zu Dichtzwecken eingesetzte Dichtungen dichtend an dieser ebenen bzw. glatten Seitenwand anliegen können.
Dabei versteht man unter Oberfläche die vom Wärmeübertragerkern weg gerichtete und demzufolge außen angeordnete Oberfläche der ersten Aufkantung bzw. des zweiten
Teilabschnitts der zweiten Aufkantung.
Des Weiteren kann insbesondere jenseits der Seitenwand bzw. der Seitenwände der
Wärmeübertrager offen ausgebildet sein.
Vorteilhaft kann ein derartig offen ausgebildeter Wärmeübertrager in Verbindung
beispielsweise mit einem Saugrohr integriert ausgebildet verwendet werden, sodass die über das Saugrohr strömende Ladeluft mittels des integrierten Wärmeübertragers gekühlt werden kann, wobei der Wärmeübertrager aufgrund seiner glatten Oberflächen im Bereich der Seitenwände derart dicht in das Saugrohr als Gehäuse eingesetzt werden kann, dass im Wesentlichen Bypass-Ströme verringert bzw. verhindert werden können.
Dabei versteht man unter einer offenen Ausbildung eines Wärmeübertragers eine Ausbildung, bei der zumindest die ersten Fluidkanäle oder die zweiten Fluidkanäle hinsichtlich des Wärmeübertragers selbst offen zur Umgebung des Wärmeübertragers ausgebildet sind, sodass ein Gehäuse benötigt wird, in das der Wärmeübertrager eingesetzt wird, sodass der Wärmeübertrager mittels des Gehäuses von dem jeweiligen Arbeitsfluid gezielt durchströmt werden kann.
Hinsichtlich des vorliegenden Wärmeübertragers sind demzufolge die zwischen den
Plattenpaaren angeordneten ersten Fluidkanäle für das erste Arbeitsfluid offen und demzufolge offen zur Umgebung des Wärmeübertragers ausgebildet.
Weiterhin kann zumindest die erste Aufkantung und der erste Teilabschnitt der zweiten Aufkantung stoffschlüssig, insbesondere durch Verlöten oder Verschweißen, miteinander verbunden sein. Ist die erste Aufkantung und der erste Teilabschnitt stoffschlüssig zueinander verbunden, so kann aufgrund der mittels der ersten Aufkantung und des zweiten Teilabschnittes
aufgespannten Seitenwand eine Stabilisierung des Wärmeübertragers erreicht werden, da die an der jeweiligen Seite des Wärmeübertragers angeordnete Seitenwand bei Lastwechseln oder auch bei mechanischen bzw. mechanisch-dynamischen Beanspruchungen zu einer Stabilisierung des Wärmeübertragerkerns beiträgt.
Im Falle des Verlötens der Plattenpaare bzw. der ersten und zweiten Platten, sowie der ersten Aufkantung und des ersten Teilabschnittes kann zusätzlich dazu noch die Oberfläche der Seitenwand ebener ausgebildet werden, da, falls die erste Aufkantung und der zweite
Teilabschnitt toleranztechnisch voneinander beabstandet sind, eine sich zwischen der ersten Aufkantung und dem zweiten Teilabschnitt einstellende Lücke mittels Lot zumindest teilweise verfüllt werden kann.
Des Weiteren kann die erste Aufkantung parallel zur Strömungsrichtung des zweiten Fluides im Verteilkanal orientiert sein oder anti-parallel und die zweite Aufkantung anti-parallel zur Strömungsrichtung des zweiten Fluides im Verteilkanal oder parallel.
Aufgrund dieser in Strömungsrichtung entgegengesetzt orientierten ersten Aufkantung und zweiten Aufkantung können die ersten Aufkantungen mit den zweiten Aufkantungen ineinander versteckt werden, sodass der erste Teilabschnitt der zweiten Aufkantung von der ersten Aufkantung zumindest abschnittsweise überdeckt wird. Demzufolge kommt die erste Aufkantung mit dem ersten Teilabschnitt in Kontakt, sodass beispielsweise eine Verlötung der ersten Aufkantung mit dem ersten Teilabschnitt der zweiten Aufkantung ermöglicht ist.
Des Weiteren kann ein in Stapelrichtung endständig angeordneter vierter Teilabschnitt an der zweiten Aufkantung vorgesehen sein, der zwischen der ersten Aufkantung und dem
Wärmeübertragerkern angeordnet ist und der quer zur Stapelrichtung und zum
Wärmeübertrager hin gerichtet verläuft.
Vorteilhaft kann durch einen derartigen vierten Teilabschnitt der zum Wärmeübertragerkern hin orientiert ist, der zweite Teilabschnitt der zweiten Aufkantung zwischen die erste Aufkantung und den Wärmeübertragerkern eingeführt werden, da durch den angeschrägten Verlauf der vierten Aufkantung ein Einführen bzw. Zusammenstecken der Aufkantungen ineinander, insbesondere bei auf gegenüberliegenden Seiten angeordneten Aufkantungen erleichtert ist. Des Weiteren kann zumindest eine Seitenwand eine Anordnung ausgewählt aus folgender Gruppe aufweisen: eine Anordnung an einer ersten Querseite des Wärmeübertragers, eine Anordnung an einer ersten Querseite gegenüberliegenden zweiten Querseite des
Wärmeübertragers, eine Anordnung an einer Anströmseite des Wärmeübertragers für das erste Fluid, eine mittige Anordnung an der Ausströmseite des Wärmeübertragers für das erste Fluid, eine mittige Anordnung, eine eckständige Anordnung.
Vorteilhaft kann durch die unterschiedlichen Anordnungen der Seitenwände am
Wärmeübertrager an unterschiedlichen Positionen des Wärmeübertragers derartige glatte Seitenwände ausgebildet werden, sodass ggf. mittels einer Abdichtung einzelne Sektionen bzw. Bereiche des Wärmeübertragers von anderen dichtend abgetrennt werden können.
Ist beispielsweise die Seitenwand an der ersten Querseite und/oder zweiten Querseite des Wärmeübertragers angeordnet, so können etwaige Bypässe im Bereich der Querseiten beispielsweise durch eine Dichtung verringert bzw. verhindert werden.
Eine Anordnung im Bereich der Anströmseite des Wärmeübertragers oder im Bereich der Ausströmseite des Wärmeübertragers kann dazu verwendet werden, genau in diesen Bereichen eine Durchströmung des Wärmeübertragers mittels des ersten Fluiden zu verringern bzw. zu verhindern. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn in diesen Bereichen die Verteilkanäle bzw. die Sammelkanäle für das zweite Arbeitsfluid angeordnet sind, da besonders in diesen Bereichen bei dieser vorliegenden Bauform des Wärmeübertragers Bypass-Ströme auftreten, die üblicherweise zu einer Verringerung der Effizienz des
Wärmeübertragers führen. Je nach Anordnung des Verteilkanals bzw. Sammelkanals kann demzufolge eine mittige Anordnung oder eine eckständige Anordnung der Seitenwand vorteilhaft sein, um derartige Bypass-Ströme zu verhindern.
Es ist aber auch denkbar, dass entweder auf den Querseiten und/oder auf der Anströmseite und/oder auf der Ausströmseite jeweils nur eine mittige Anordnung der Seitenwand ausgebildet ist, da aufgrund der glatten Oberfläche im Bereich der Seitenwand eine
Abdichtung in diesem Bereich ausreichend ist, ohne dass die Seitenwand über die gesamte jeweilige Querseite ausgebildet sein muss.
Eine mittige Anordnung ist ggf. auch im Bereich der Anströmseite bzw. Ausströmseite vorteilhaft, wenn der Wärmeübertrager mittels beispielsweise der mittig angeordneten Seitenwand und ggf. einer Dichtung in zwei unterschiedliche Sektionen unterteilt werden soll, die unterschiedlich durchströmt werden, beispielsweise bei einer U-turn-förmigen Strömungsführung des ersten Arbeitsfluides oder bei der Durchströmung der Sektionen mit unterschiedlichen Arbeitsfluiden.
Des Weiteren kann die Seitenwand zumindest eine Erstreckung ausgewählt aus folgender Gruppe aufweisen: eine vollständige Erstreckung in Stapelrichtung, eine vollständige
Erstreckung in Durchströmrichtung, eine Erstreckung über zumindest 20 % der jeweiligen Seite, eine durchgehende Erstreckung über zumindest einen Teil der an einer Ecke des Wärmeübertragers angeordneten Seiten.
Es ist auch denkbar, dass die Seitenwand eine Erstreckung über mindestens 30 % der jeweiligen Seite, ggf. über 40 %, beispielsweise über 50 % und insbesondere über 60 % der jeweiligen Seite aufweist.
Vorteilhaft kann durch die jeweilige Erstreckung der Seitenwand in Stapelrichtung bzw. in Durchströmrichtung die Seitenwand je nach Anwendungsfall in einer Vielzahl von
Möglichkeiten und Ausführungsformen angewendet werden, um den jeweiligen für den Anwendungsfall zielführenden Vorteil zu erreichen.
Des Weiteren kann zumindest eine Bypass-Wand vorgesehen sein, die eine Anordnung ausgewählt aus folgender Gruppe aufweist: eine Anordnung auf der Anströmseite im Bereich des Verteilkanals und/oder Sammelkanals, eine Anordnung auf der Ausströmseite im Bereich des Verteilkanals und/oder Sammelkanals.
Vorteilhaft kann durch die Ausbildung von einer derartigen Bypass-Wand insbesondere im Bereich der Sammelkanäle und/oder Verteilkanäle eine Bypass-Strömung des zweiten Arbeitsfluides verringert bzw. verhindert werden, da eine derartige Bypass- Wand die Strömung des zweiten Arbeitsfluids verringert bzw. verhindern kann.
Dabei versteht man unter Sammelkanal bzw. Verteilkanal diejenigen Kanäle, über die das zweite Arbeitsfluid dem Wärmeübertragerkern zugeführt bzw. abgeführt wird, die aus
Plattenumformungen ausgebildet werden und die mit den ersten Fluidkanälen fluidisch verbunden sind.
Des Weiteren kann zumindest eine Bypass-Wand eine Ausbildung, ausgewählt aus folgender Gruppe, aufweisen: eine Ausbildung analog zur Seitenwand, eine gestoßene Ausbildung, wobei die beiden Aufkantungen in Stapelrichtung gerade ausgebildet sind und unter einem vorbestimmten gestoßenen Abstand zueinander beabstandet sind.
Sind die Bypass-Wände analog zur Seitenwand ausgebildet, so kann vorteilhaft eine plane Oberfläche ohne Unterbrechung dargestellt werden und zudem tragen die miteinander verlöteten Aufkantungen der Bypass-Wand zu einer zusätzlichen Stabilisierung des
Wärmeübertragers bei.
Sind die Aufkantungen der Bypass- Wand gestoßen zueinander ausgebildet, so muss aufgrund von Toleranzbetrachtungen zwischen den Aufkantungen bei einer geraden Ausbildung ein vorbestimmter Abstand zueinander eingehalten werden. Diese Beabstandung der
Aufkantungen führt zwar nicht zu einer vollständig glatten Oberfläche und zudem ist eine derartige Bypass-Wand auch nicht vollständig abdichtbar, jedoch können allein schon durch eine derartige teilweise offenen Ausbildung die Bypass-Ströme im Bereich des Verteilkanals und/oder Sammelkanals ausreichend gut verringert werden.
Des Weiteren kann zumindest eine Innenwand vorgesehen sein, die eine Anordnung, ausgewählt aus folgender Gruppe, aufweist: eine Anordnung in Durchströmrichtung vor dem Verteilkanal, eine Anordnung in Durchströmrichtung vor dem Sammelkanal, eine Anordnung in Durchströmrichtung nach dem Verteilkanal und eine Anordnung in Durchströmrichtung nach dem Sammelkanal, eine Anordnung zwischen dem Sammelkanal und dem Verteilkanal zur Seitenwand orientiert, eine Anordnung zwischen dem Sammelkanal und dem Verteilkanal zum Wärmeübertragerkern orientiert.
Vorteilhaft kann durch die Ausbildung derartiger Innenwände im Bereich des Verteilkanals bzw. Sammelkanals ein zusätzlicher Bypass- Blocker eingebaut werden, der die Strömung im Bereich des Sammelkanals bzw. Verteilkanals weiter reduziert, sodass die Bypass-Ströme des zweiten Arbeitsfluides im Bereich des Verteilkanals bzw. Sammelkanals verringert bzw.
vollständig verhindert werden können.
Des Weiteren kann zumindest eine Innenwand eine Ausbildung ausgewählt aus folgender Gruppe aufweisen: eine Ausbildung analog zur Seitenwand, eine gestoßene Ausbildung, wobei die beiden Aufkantungen in Stapelrichtung gerade ausgebildet sind und unter einem vorbestimmten gestoßenen Abstand zueinander beabstandet sind. Sind die Innenwände analog zur Seitenwand ausgebildet, so kann vorteilhaft eine plane Oberfläche ohne Unterbrechung dargestellt werden und zudem tragen die miteinander verlöteten Aufkantungen der Innenwände zu einer zusätzlichen Stabilisierung des
Wärmeübertragers bei.
Sind die Aufkantungen der Innenwand gestoßen zueinander ausgebildet, so muss aufgrund von Toleranzbetrachtungen zwischen den Aufkantungen bei einer geraden Ausbildung ein vorbestimmter Abstand zueinander eingehalten werden. Diese Beabstandung der
Aufkantungen führt zwar nicht zu einer vollständig glatten Oberfläche und zudem ist eine derartige Innenwand auch nicht vollständig abdichtbar, jedoch können allein schon durch eine derartige teilweise offenen Ausbildung die Innenwand im Bereich des Verteilkanals und/oder Sammelkanals ausreichend gut verringert werden.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Saugrohr mit einem Wärmeübertrager wie zuvor beschrieben vorgeschlagen, wobei der Wärmeübertrager in eine Aussparung im
Saugrohr eingesetzt ist.
Vorteilhaft kann durch eine derartige integrierte Ausbildung von Wärmeübertrager und
Saugrohr und durch die glatten Seitenwände des Wärmeübertragers die zuvor genannten Vorteile erreicht werden.
Des Weiteren kann zwischen dem als Gehäusewand für den Wärmeübertrager wirkenden Saugrohr und der zumindest einen Seitenwand des Wärmeübertragers eine Dichtung angeordnet sein.
Durch Anordnung der Dichtung zwischen Gehäuse und Saugrohr können die zwischen der Seitenwand und dem Gehäuse üblicherweise fließenden Bypass-Ströme verringert bzw.
verhindert werden, sodass das die Effizienz des Gesamtsystems Saugrohr/Wärmeübertrager vorteilhaft erhöht werden kann.
Es zeigen jeweils schematisch:
Fig. 1 einen Wärmeübertrager in gestapelter Plattenbauweise mit einer im Wesentlichen glatten Seitenwand,
Fig. 2 eine erste Platte und eine zweite Platte,
Fig. 3 ein aus einer ersten Platte und einer zweiten Platte aufgebautes Plattenpaar,
Fig. 4 zwei Plattenpaare, zwischen denen eine Luftlamelle angeordnet ist, Fig. 5 eine Eckansicht der zwei Plattenpaare,
Fig. 6 eine erste Platte und eine zweite Platte mit zwischen der ersten und zweiten
Platte angeordneter Luftlamelle,
Fig. 7 eine erste Platte und eine zweite Platte ohne dazwischen angeordneter
Luftlamelle,
Fig. 8 eine erste und eine zweite Platte ohne Luftlamelle in Eckansicht,
Fig. 9 einen Querschnitt durch die Dome der ersten und der zweiten Platte in
Durchströmungsrichtung gemäß der Schnittlinie in Fig. 8,
Fig. 10 eine erste Platte und eine zweite Platte ohne eingesetzte Luftlamelle,
Fig. 11 ein Schnitt durch die erste Platte und die zweite Platte gemäß Schnittlinie in Fig.
10,
Fig. 12 eine Ausschnittsvergrößerung der Fig. 11 im linken Bereich,
Fig. 13 eine Ausschnittsvergrößerung der Fig. 11 im rechten Bereich
Fig. 14A.B eine erste Platte und eine zweite Platte mit einer Bypass- Wand mit
überlappenden Aufkantungen
Fig. 15A.B eine erste Platte und eine zweite Platte mit einer Bypass- Wand in analoger
Bauweise zur Seitenwand,
Fig. 16A.B eine erste Platte und eine zweite Platte mit einer ersten Aufkantung und einer zweiten Aufkantung, die über abgerundete Ecken der Platten miteinander verbunden sind,
Fig. 17 eine erste Platte, die mit einer zweiten Platte und zwischen der ersten Platte und zweiten Platte angeordneten Luftlamelle verlötet ist.
Fig. 18 ein in ein Gehäuse bzw. Saugrohr eingesetzter Wärmeübertrager.
Fig. 1 zeigt einen Wärmeübertrager 100 der in gestapelter Plattenbauweise ausgebildet ist.
Der Wärmeübertrager ist aus mehreren ersten Platten 110 und zweiten Platten 120 aufgebaut, die zusammen ein Plattenpaar 130 ausbilden. Zwischen den Plattenpaaren 130 sind die ersten Fluidkanäle 140 angeordnet, die von dem ersten Arbeitsfluid durchströmt werden. Zwischen der ersten Platte 110 und der zweiten Platte 120 sind die zweiten Fluidkanäle 150 angeordnet, die von einem zweiten Arbeitsfluid durchströmt werden.
Sowohl in den ersten Fluidkanälen 140 als auch in den zweiten Fluidkanälen 150 können Strömungseinsätze angeordnet sein oder die turbulenzerzeugenden Elemente können aus der Platte selbst beispielsweise durch Dimpelstrukturen ausgebildet sein. In vorliegendem Fall ist im ersten Fluidkanal 140 eine Luftlamelle 160 angeordnet, während im zweiten Fluidkanal 150 die turbulenzerzeugenden Strukturen durch Prägungen 170 in der ersten Platte 110 und/oder in der zweiten Platte 120 ausgebildet werden.
Die ersten Platten 110 und zweiten Platten 120 bzw. die Plattenpaare 130 sind in
Stapelrichtung 180 gestapelt und sie erstrecken sich in Durchströmrichtung 190 von einer Anströmseite 200 zu einer Ausströmseite 210, wobei in diesem Fall die Durchströmrichtung 190 die Strömungsrichtung des ersten Arbeitsfluides darstellt. In Querrichtung 215, die senkrecht zur Stapelrichtung 180 und zur Durchströmrichtung 190 angeordnet ist, erstrecken sich die Plattenpaare 130 bzw. die ersten Platten 110 und die zweiten Platten 120 von einer ersten Querseite 220 zu einer zweiten Querseite 230. In Stapelrichtung 180 weist der
Wärmeübertrager 100 noch eine Oberseite 240 und eine Unterseite 250 auf. In den Platten 110, 120 sind Öffnungen 260 ausgebildet, über die die zweiten Fluidkanäle 150 mit dem zweiten Arbeitsfluid versorgt werden. Demzufolge bilden alle Öffnungen 260 der ersten Platten 110 und zweiten Platten 120 zusammen den Verteilkanal 270 und den Sammelkanal 280 aus. Über die Stutzen 290 können dem Verteilkanal 270 das zweite Arbeitsfluid zugeführt werden und über den Sammelkanal 280 aus dem Wärmeübertrager 100 abgeführt werden.
Die ersten Platten 110 und zweiten Platten 120 weisen eine erste Aufkantung 300 und eine zweite Aufkantung 310 auf. Diese Aufkantungen 300, 310 sind in Strömungsrichtung 315 des zweiten Arbeitsfluides im Verteilkanal 270 entgegengesetzt zueinander ausgerichtet, sodass immer eine erste Aufkantung 300 mit einer zweiten Aufkantung 310 einen Teil der Seitenwand 320 ausbilden. Dabei erstreckt sich im in der Fig. 1 gezeigten Beispiel die Seitenwand 320 auf jeder Querseite 220, 230 in Seitenrichtung 330 von der Anströmseite 200 zur Ausströmseite 210 und in Stapelrichtung 180 von der Unterseite 250 zur Oberseite 240.
Da im in der Fig. 1 dargestellten Beispiel zudem auf der ersten Querseite 220 und auf der zweiten Querseite 230 eine derartige Seitenwand 320 ausgebildet ist, ist der
Wärmeübertragerkern 340 des Wärmeübertragers 100 zwischen den Seitenwänden 320 angeordnet ist. Bei einer etwaigen Abdichtung der Seitenwände 320 gegenüber beispielsweise einer Gehäusewand wird das erste Fluid dazu gezwungen, durch den Wärmeübertragerkern 340 zu strömen.
Ein derartiger Wärmeübertrager 100 ist aufgrund der gegenüber der Umgebung offenen ausgebildeten ersten Fluidkanäle 140 offen ausgebildet, und kann umgebungsseitig von dem ersten Arbeitsfluid mittels der offenen ersten Fluidkanäle 140 durchströmt werden. Ein derartiger Wärmeübertrager 100 kann noch eine an der Oberseite angeordnete
Flanschplatte 350 aufweisen und eine auf der Unterseite 250 angeordnete Abschlussplatte 360. Dabei können die Stutzen 290 in der Abschlussplatte 360 und/oder in der Flanschplatte 350 positioniert sein.
In Fig. 2 ist die erste Platte 110 und die zweite Platte 120 dargestellt, die in Stapelrichtung 180 im Wärmeübertrager 100 gestapelt sind. Des Weiteren sind Prägungen 170 vorgesehen, die in dem geschlossenen zweiten Fluidkanal 150, wie in Fig. 3 gezeigt, die Strömung des zweiten Arbeitsfluides wunschgemäß beeinflussen. Es ist aber auch denkbar, dass anstatt der Prägungen 170 Turbulatoren oder anderweitige Strömungseinsätze in den zweiten Fluidkanal 150 eingesetzt werden. Des Weiteren werden die zweiten Fluidkanäle 150 über die in den Platten 110, 120 ausgebildeten Öffnungen 260 mit dem zweiten Arbeitsfluid versorgt. Die erste Aufkantung 300 und die zweite Aufkantung 310 sind, wie der Fig. 3 zu entnehmen, hinsichtlich eines Plattenpaares 130 und in Strömungsrichtung 315 entgegengesetzt orientiert, sodass die erste Aufkantung 300 parallel oder anti-parallel zur Stapelrichtung 180 orientiert ist, wenn die zweite Aufkantung 310 anti-parallel oder parallel zur Stapelrichtung 180 orientiert ist.
In Fig. 4 sind in Explosionszeichnung zwei Plattenpaare 130 dargestellt, die zwischen sich einen ersten Fluidkanal 140 für ein erstes Arbeitsfluid ausbilden. Dieser erste Fluidkanal 140 kann wie dargestellt mit einer Luftlamelle 160 ausgestattet sein, um den Wärmeübergang zwischen dem ersten Fluidkanal 140 und dem zweiten Fluidkanal 150 zu verbessern, wobei es auch denkbar ist, dass durch Prägungen 170 in den Platten 110, 120 Strukturen geschaffen werden, die die Strömung des ersten Arbeitsfluides im ersten Fluidkanal 140 wunschgemäß beeinflussen.
In Fig. 5 sind nochmals zwei Plattenpaare 130, zwischen denen eine Luftlamelle 160 angeordnet ist, dargestellt, wobei zusätzlich im Bereich der Dome auf der Anströmseite 200 und der Ausströmseite 210 im Bereich des Verteilkanals 270 bzw. des Sammelkanals 280 gestoßene Aufkantungen 370 angeordnet sind, die eine Bypass-Wand 380 ausbilden, die wiederrum die Strömung des ersten Arbeitsfluides im Bereich des Verteilkanals 270 bzw. Sammelkanals 280 reduziert.
Fig. 6 zeigt nunmehr einen Schnitt durch eine erste Platte 110 und eine zweite Platte 120, wobei in diesem Fall die beiden Platten 110, 120 kein Plattenpaar 130 ausbilden, sondern den ersten Fluidkanal 140 bereitstellen, in dem zudem die Luftlamelle 160 eingesetzt ist. Dieser Schnitt durch den ersten Fluidkanal 140 zeigt im Bereich der Seitenwand 320, dass die erste Aufkantung 300 in Stapelrichtung 180 gerade ausgebildet ist, und dass die erste Aufkantung 300 im Wesentlichen rechtwinklig zur ersten Platte 110 angeordnet ist.
Die zweite Aufkantung 310 weist einen ersten Teilabschnitt 390 auf, der ebenfalls in
Stapelrichtung 180 gerade ausgebildet ist und der in Querrichtung 215 zwischen der ersten Aufkantung 300 und dem Wärmeübertragerkern 340 angeordnet ist. Ein zweiter Teilabschnitt 400 der zweiten Aufkantung 310 ist in Stapelrichtung in einer Ebene mit der ersten Aufkantung 300 angeordnet, sodass eine erste Oberfläche 414 der ersten Aufkantung 300 im
Zusammenspiel mit einer zweiten Oberfläche 416 des zweiten Teilabschnitts 400 der zweiten Aufkantung 310 eine plane bzw. ebene Seitenwand 320 ausbildet. Dabei sind die Oberflächen 414, 416 vom Wärmeübertragerkern 340 weg nach außen orientiert. Ein dritter Teilabschnitt 410 leitet den ersten Teilabschnitt 390 in den zweiten Teilabschnitt 400 über.
Es kann auch noch ein vierter Teilabschnitt 420 vorgesehen sein, der endständig an der zweiten Aufkantung 310 positioniert ist, zwischen der ersten Aufkantung 300 und dem
Wärmeübertragerkern 340 angeordnet ist, in Stapelrichtung 180 quer verläuft und in Richtung des Wärmeübertragerkerns 340 orientiert ist. Mittels eines derartigen vierten Teilabschnittes 420 kann die zweite Platte 120 bequemer mit der erste Platte 110 zusammengesteckt werden und dies vor allem dann, wenn wie in Fig. 7 gezeigt, an der ersten Querseite 220 und an der zweiten Querseite 230 eine Seitenwand 320 ausgebildet ist. In diesem Fall ist ein derartiger vierter Teilabschnitt 420 beim Zusammenbau des Plattenstapels äußerst hilfreich, da dieser vierte Teilabschnitt 420 mit seiner Abkantung 430 ein Zusammenstecken der zweiten Platte 120 in die erste Platte 110 und ein Einführen der zweiten Aufkantungen 310 zwischen die ersten Aufkantungen 300 auf der ersten Querseite 220 und der zweiten Querseite 230 reproduzierbar vereinfacht.
Die Fig. 8 zeigt eine erste Platte 110 und eine zweite Platte 120, die zusammen kein
Plattenpaar 130 ausbilden, sondern den ersten Fluidkanal 140 bereitstellen. Auf der
Anströmseite 200 ist die Bypass- Wand 380 erkennbar, die aus zwei gestoßenen Aufkantungen 370 der ersten Platte 110 und der zweiten Platte 120 ausgebildet wird. Erkennbar ist ebenfalls, dass die beiden gestoßenen Aufkantungen 370 unter einem vorbestimmten gestoßenen Abstand 440 zueinander beabstandet sind, wobei dieser vorbestimmte gestoßene Abstand 440 aufgrund der in der Produktion auftretenden Toleranzen vorzusehen ist.
Die Schnittlinie gemäß der Fig. 8 ergibt den in der Fig. 9 gezeigten Schnitt, wobei in dieser Ansicht die Bypass- Wand 380, die auf der Anströmseite 200 und auf der Ausströmseite 210 im Bereich des Verteilkanals 270 bzw. des Sammelkanals 280 angeordnet sind, dargestellt sind. Auch hier ist sehr deutlich zu erkennen, dass die gestoßenen Aufkantungen 370 unter einem gestoßenen Abstand 440 zueinander angeordnet sind, um während der Verlötung eine
Verbiegung der Aufkantungen bzw. der daraus resultierenden Bypass- Wand 380 zu verringern bzw. zu verhindern.
Fig. 10 zeigt nochmals eine erste Platte 110 und eine zweite Platte 120 in Ausbildung des ersten Fluidkanales 140 ohne eingesetzte Luftlamelle 160. Gemäß der Schnittlinie in Fig. 10 ergibt sich ein Querschnitt in Längsrichtung der ersten Platte 110 und zweiten Platte 120 durch den Verteilkanal 270. Dieser Querschnitt ist in Fig. 11 dargestellt, wobei ersichtlich wird, dass sowohl an der ersten Querseite 220 als auch an der zweiten Querseite 230 eine Seitenwand 320 ausgebildet wird.
Der Bereich der ersten Querseite 220 ist vergrößert in der Fig. 12 dargestellt. Auch hier lässt sich gut erkennen, dass die erste Aufkantung 300 rechtwinklig zur ersten Platte 110 in
Stapelrichtung 180 angeordnet ist, während die zweite Aufkantung 310 im Wesentlichen aus vier Teilabschnitten 390, 400, 410, 420 besteht. Dabei ist der erste Teilabschnitt 390 zwischen der ersten Aufkantung 300 und dem Wärmeübertragerkern 340 angeordnet, während der zweite Teilabschnitt 400 in Stapelrichtung 180 in einer Ebene mit der ersten Aufkantung 300 positioniert ist. Der vierte Teilabschnitt 420 kann als Einführhilfe der ersten Platte 110 in die zweite Platte 120 bzw. zwischen die ersten Aufkantungen 300 zusätzlich vorgesehen sein. Der dritte Teilabschnitt 410 überführt den ersten Teilabschnitt 390 in den zweiten Teilabschnitt 400.
Eine analoge Ausbildung der Seitenwand 320 kann der Fig. 13 für die zweite Querseite 230 entnommen werden. Sowohl der Fig. 12 als auch der Fig. 13 kann entnommen werden, dass die erste Aufkantung 300 von dem zweiten Teilabschnitt 400 unter einem vorbestimmten Abstand 450 beabstandet ist. Derartige Abstände 450 sind aufgrund von Fertigungstoleranzen vorzusehen, sodass im Bereich des Abstandes 450 die jeweilige Seitenwand 320
unterbrochen ausgebildet ist. Diese leicht unterbrochene Ausbildung ist jedoch hinsichtlich einer nachfolgenden Abdichtung mittels einer Dichtung unbeachtlich, da die Dichtungen derartig flexibel sind, dass sie sich in diese geringen Beabstandungen einfügen und auch diesen Bereich ausreichend abdichten.
In Fig. 14A, B ist jeweils wieder eine erste Platte 110 und eine zweite Platte 120 dargestellt, die einen ersten Fluidkanal 140 aufbauen, in dem keine Luftlamelle 160 eingesetzt ist. Auf der ersten Querseite 220 ist die wie schon zuvor beschriebene plane Seitenwand 320 ausgebildet, die sich aus einer ersten Aufkantung 300 und einer zweiten Aufkantung 310 ausbildet. Die Bypass- Wand 380 kann wie in der Fig. 14B dargestellt, jedoch auch aus überlappenden Aufkantungen 460 ausgebildet werden, die lediglich gerade Aufkantungen an der jeweiligen Platte 110, 120 darstellen und die, nachdem die erste Platte 110 und die zweite Platte 120 miteinander versteckt sind, sich gegenseitig überlappen. Es ist aber auch denkbar, dass die Bypass- Wand durch gestoßenen Aufkantungen ausgebildet wird.
Die in der Fig. 15A, B gezeigte Ausführungsform weist zusätzlich zu der Seitenwand 320 auf der Anströmseite 200 und der Auströmseite 210 eine Bypass-Wand 380 auf, die analog zur Seitenwand 320 ausgebildet ist. Demzufolge weist die Bypass-Wand 380 an der ersten Platte 110 eine gerade rechtwinklige erste Aufkantung 300 auf und an der zweiten Platte 120 eine zweite Aufkantung 310, die zumindest einen ersten Teilabschnitt 390 und einen zweiten Teilabschnitt 400 aufweist. Eine derartige analog zur Seitenwand 320 aufgebaute Bypass- Wand 380 kann zusätzlich zur Stabilität des Wärmeübertragers 100 beitragen.
Die in der Fig. 16A, B gezeigte Ausführungsform weist abgerundete Ecken 470 auf, sodass es möglich ist, die erste Aufkantung 300 und die zweite Aufkantung 310 so verlaufen zu lassen, dass sich die Aufkantungen 300, 310 über die gesamte erste Querseite 220 erstrecken und zusätzlich dazu im Bereich des Verteilkanals 270 und des Sammelkanals 280 in die
Anströmseite 200 und in die Anströmseite 210 hinein erstrecken.
Des Weiteren zeigt die Fig. 16A eine Innenwand 475, die analog zur Seitenaufwand 320 aufgebaut sein kann oder in gestoßener oder überlappender Ausführungsform. Mittels derartiger Innenwände 475 kann ebenfalls die Stabilität des Wärmeübertragers 100 verbessert werden, sowie die Bypass-Ströme im Bereich des Verteilkanals 270 bzw. Sammelkanals 280 zumindest verringert werden. Die Innenwand 475 kann unabhängig von abgerundeten Ecken 470 eingesetzt werden.
In Fig. 17 ist ein Schnitt durch den Wärmeübertrager im Bereich der Seitenwand 320 dargestellt, wobei in diesem Fall die erste Aufkantung 300 mit dem ersten Teilabschnitt 390 der zweiten Aufkantung 310 verlötet ist. Dabei kann relativ gut erkannt werden, dass im Bereich des vierten Teilabschnittes 420 und im Bereich des Abstandes 450 Lotkehlen ausgebildet wurden, sodass der Abstand 450 zumindest teilweise mit Lot verfüllt worden ist, was zu einer verbesserten planen bzw. ebenen Ausbildung der Seitenwand 320 führt. In der Fig. 18 ist der Wärmeübertrager 100 eingesetzt in ein Saugrohr 490 dargestellt, wobei zwischen einer Gehäusewand 500 des Saugrohres 490 im Bereich der Seitenwände 320 auf der ersten Querseite 220 und der zweiten Querseite 230 jeweils eine Dichtung 510 angeordnet ist, die einen Bypass-Strom des ersten Arbeitsfluides zwischen der Gehäusewand 500 und dem Wärmeübertrager 100 reduziert bzw. verhindert. Aufgrund der im Wesentlichen planen ebenen Ausbildung der Seitenwand 320 sind derartige Dichtungen 510 besonders effizient und unterbinden besonders vollständig einen möglichen Bypass-Strom des ersten Arbeitsfluides zwischen der Gehäusewand 500 und dem Wärmeübertrager 100.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Wärmeübertrager umfassend mehrere aus einer ersten Platte (110) und einer zweiten Platte (120) ausgebildete Plattenpaare (130), die in einer Stapelrichtung (180) derart gestapelt angeordnet sind, dass zwischen den Plattenpaaren (130) erste Fluidkanäle (140) für ein erstes Arbeitsfluid und zwischen der ersten Platte (110) und der zweiten Platte (120) eines Plattenpaares (130) zweite Fluidkanäle (150) für ein zweites
Arbeitsfluid ausgebildet werden,
wobei zumindest eine Seite des Wärmeübertragers (100) eine sich in Seitenrichtung (330) zumindest abschnittsweise und in Stapelrichtung (180) zumindest abschnittsweise erstreckende Seitenwand (320) aufweist, die aus in Stapelrichtung (180) verlaufenden, sich überlappenden, aus der ersten Platte (110) ausgebildeten ersten Aufkantungen (300) und aus der zweiten Platte (120) ausgebildeten zweiten Aufkantungen (310) aufgebaut ist, wobei die ersten Aufkantungen (300) senkrecht an der ersten Platte (110) aufgestellt und in Stapelrichtung (180) gerade ausgebildet sind und die zweiten
Aufkantungen (310) einen in Stapelrichtung (180) zumindest abschnittsweise zwischen der ersten Aufkantung (300) und dem Wärmeübertragerkern (340) angeordneten ersten Teilabschnitt (390), einen sich in Stapelrichtung (180) an die erste Aufkantung (300) anschließenden und in Stapelrichtung (180) gerade ausgebildeten zweiten Teilabschnitt (400) und einen die zweite Aufkantung (310) vom ersten Teilabschnitt (390) in den zweiten Teilabschnitt (400) überleitenden dritten Teilabschnitt (410) aufweisen, wobei eine erste Oberfläche (414) der ersten Aufkantung (300) und eine zweite Oberfläche (416) des zweiten Teilabschnittes (400) der zweiten Aufkantung zumindest
abschnittsweise in einer Ebene liegen.
2. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Wärmeübertrager (100) gehäuselos ausgebildet ist.
3. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei zumindest die erste Aufkantung (300) und der erste Teilabschnitt (390) stoffschlüssig, insbesondere durch Verlöten oder Verschweißen, miteinander verbunden sind.
4. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die erste Aufkantung (300) parallel zur Strömungsrichtung (315) des zweiten Fluides im Verteilkanal (270) orientiert ist oder anti-parallel.
5. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei ein in Stapelrichtung (180) endständig angeordneter vierter Teilabschnitt (420) vorgesehen ist, der zwischen der ersten Aufkantung (300) und dem
Wärmeübertragerkern (340) angeordnet ist und der quer zur Stapelrichtung (180) und zum Wärmeübertragerkern (340) hin gerichtet verläuft.
6. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei zumindest eine Seitenwand (320) eine Anordnung ausgewählt aus folgender Gruppe aufweist:
eine Anordnung an einer ersten Querseite (220) des Wärmeübertragers (100), eine Anordnung an einer der ersten Querseite (220) gegenüberliegenden zweiten Querseiten (230) des Wärmeübertragers (100), eine Anordnung an einer Anströmseite (200) des Wärmeübertragers (100) für das erste Fluid, eine Anordnung an einer Ausströmseite (210) des Wärmeübertragers (100) für das erste Fluid, eine mittige Anordnung, eine eckständige Anordnung.
7. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Seitenwand (320) zumindest eine Erstreckung ausgewählt aus folgender Gruppe aufweist:
eine vollständige Erstreckung in Stapelrichtung (180), eine vollständige Erstreckung in Durchströmrichtung (190), eine Erstreckung über mindestens 20% der jeweiligen Seite (200,210,220,230) .eine durchgehende Erstreckung über zumindest einen Teil der an einer Ecke des Wärmeübertragers angeordneten Seiten (200,210,220,230).
8. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei zumindest eine Bypass-Wand (380) vorgesehen ist, die eine Anordnung ausgewählt aus folgender Gruppe aufweist:
eine Anordnung auf der Anströmseite (200) im Bereich des Verteilkanals (270) und/oder Sammelkanals (280), eine Anordnung auf der Ausströmseite (210) im Bereich des Verteilkanals (270) und/oder Sammelkanals (280).
9. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei zumindest eine Bypass-Wand (380) eine Ausbildung ausgewählt aus folgender Gruppe aufweist: eine Ausbildung analog zur Seitenwand (320), eine gestoßene Ausbildung, wobei die beiden Aufkantungen (300,310) in Stapelrichtung (180) gerade ausgebildet sind und unter einem vorbestimmten gestoßenen Abstand (440) zueinander beabstandet sind.
10. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei zumindest eine Innenwand (475) vorgesehen ist, die eine Anordnung ausgewählt aus folgender Gruppe aufweist:
eine Anordnung in Durchströmrichtung (190) vor dem Verteilkanal (270), eine Anordnung in Durchströmrichtung (190) vor dem Sammelkanal (280), eine Anordnung in
Durchströmrichtung (190) nach dem Verteilkanal (270), eine Anordnung in
Durchströmrichtung (190) nach dem Sammelkanal (280), eine Anordnung zwischen dem Sammelkanal (270) und dem Verteilkanal (280) zur Seitenwand (230) orientiert, eine Anordnung zwischen dem Sammelkanal (270) und dem Verteilkanal (280) zum
Wärmeübertragerkern (340) orientiert.
11. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei zumindest eine Innenwand (475) eine Ausbildung ausgewählt aus folgender Gruppe aufweist:
eine Ausbildung analog zur Seitenwand (320), eine gestoßene Ausbildung, wobei die beiden Aufkantungen (300,310) in Stapelrichtung (180) gerade ausgebildet sind und unter einem vorbestimmten gestoßenen Abstand (440) zueinander beabstandet sind.
12. Saugrohr mit einem Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Wärmeübertrager (100) in eine Aussparung des Saugrohres (490) eingesetzt ist.
13. Saugrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei zwischen dem als Gehäusewand (500) für den Wärmeübertrager (100) wirkenden Saugrohr (490) und der zumindest einen Seitenwand (320) des Wärmeübertragers (100) eine Dichtung (510) angeordnet ist.
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