DE19737247A1

DE19737247A1 - Heat exchanger with several stacked heat exchanger plates

Info

Publication number: DE19737247A1
Application number: DE1997137247
Authority: DE
Inventors: Thomas Brieden; Michael Kunigham
Original assignee: Knecht Filterwerk GmbH
Current assignee: Mahle Filtersysteme GmbH
Priority date: 1997-08-27
Filing date: 1997-08-27
Publication date: 1999-03-04

Abstract

The two heat exchange media (W1,W2) are fed in (3,5) and out (4,6) by corresponding conduits in the area of opposing outside end plates (7,8). The inflow (3) and the outflow (4) of the first heat exchange medium (W1) are connected with a curved tube connection (9,10). The two tube connections form a one-piece structural part (11). The flow paths of both tube connections are at least partly separated by a chicane (12). The chicane is formed as a throttle (13) with a narrowed tube cross-section. It can also be formed as a completely separating dividing point for both tube connections. The curvature of the tube connections is approximately 90 degrees.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit einer Mehrzahl übereinander gestapelter Wärmetauscherplatten nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a heat exchanger with a A plurality of heat exchanger plates stacked one on top of the other according to the preamble of claim 1.

Ein derartiger Wärmetauscher ist aus der WO 94/29659 be kannt. Der Wärmetauscher dieser Druckschrift besteht aus einer Reihe übereinandergestapelter Wärmetauscherplat ten, zwischen denen getrennte Strömungskanäle für zwei Wärmetauscher-Medien, beispielsweise Öl und Kühlmittel, ausgebildet sind. Im Bereich gegenüberliegender außen seitiger Abschlußplatten sind die Zu- und Abläufe sowohl für das Öl als auch für das Kühlmittel vorgesehen. Par allel zu einer der Abschlußplatten ist eine Verteiler platte für eines der Wärmetauscher-Medien ausgebildet. Über die Verteilerplatte wird das Medium von außen kom mend in den Wärmetauscher eingeleitet bzw. nach außen abgeführt. Hierfür enthält die Verteilerplatte Verbin dungskanäle, über die eine Verbindung zwischen äußeren Leitungsanschlüssen und den Strömungskanälen im Wärme tauscher hergestellt ist.Such a heat exchanger is known from WO 94/29659 knows. The heat exchanger in this document consists of a row of stacked heat exchanger plates between which separate flow channels for two Heat exchanger media, for example oil and coolant, are trained. Outside in the area opposite side end plates are both the inlets and outlets provided for the oil as well as for the coolant. Par allel to one of the end plates is a distributor plate designed for one of the heat exchanger media. The medium is coming from outside via the distributor plate mend introduced into the heat exchanger or to the outside dissipated. For this purpose the distributor plate contains Verbin channels through which a connection between external Pipe connections and the flow channels in the heat exchanger is manufactured.

Dieser Wärmetauscher hat den Nachteil, daß die Vertei lerplatte mit den Verbindungskanälen aufwendig herzu stellen ist. Die Verbindungskanäle sind über ihre gesam te Länge als offene Kanäle auf der Oberfläche der Ver teilerplatte ausgebildet, so daß die gesamte Verteiler platte flüssigkeitsdicht an den Platten des Wärmetau schers befestigt werden muß. Eine nicht fachgerechte Montage oder Verschleiß, beispielsweise hervorgerufen durch Vibrationen, kann zu Leckagen führen.This heat exchanger has the disadvantage that the distribution lerplatte with the connecting channels complex pose is. The connection channels are over their total te length as open channels on the surface of the ver divider plate designed so that the entire distributor plate liquid-tight on the plates of the heat rope schers must be attached. An improper one Assembly or wear, for example caused due to vibrations, can lead to leakages.

Weiterhin ist nachteilig, daß der Anschluß des Wärmetau schers insbesondere bei einem Einbau in Verbrennungsmo toren durch die Zu- und Abläufe auf der untenliegenden Abschlußplatte erschwert ist.Another disadvantage is that the connection of the heat rope schers especially when installed in combustion engines gates through the inlets and outlets on the one below End plate is difficult.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen gat tungsgemäßen Wärmetauscher betriebssicher und montage freundlich auszubilden.The invention is based on the problem of a gat heat exchanger in accordance with the operating instructions and assembly train friendly.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.This problem is solved according to the invention with the features of claim 1 solved.

Die beiden zu einem Bauteil zusammengefaßten Rohran schlüsse bieten eine bessere und bedienungsfreundlichere Anschlußmöglichkeit insbesondere für die auf der Unter seite des Wärmetauschers angeordneten Zu- und Abläufe. Die Einbauposition der Rohranschlüsse ist eindeutig ohne Verwechslungsmöglichkeit vorgegeben.The two Rohran combined into one component conclusions offer a better and more user-friendly Possibility of connection especially for those on the Unter Inlets and outlets arranged on the side of the heat exchanger. The installation position of the pipe connections is clearly without Confusion possible.

Die Krümmung in den Rohranschlüssen erlaubt es, die Zu- bzw. Abfuhr für beide Wärmetauscher-Medien von der glei chen Seite aus zu vorzunehmen.The curvature in the pipe connections makes it possible to or removal of both heat exchanger media from the same Chen side to make.

Die Rohranschlüsse sind vorteilhaft zu einem Flachrohr zusammengefaßt, das als Blechformteil oder als Gußform teil ausgeführt sein kann. In der Ausführung als Blech formteil, das sich durch ein niedriges Gewicht auszeich net, weist das Flachrohr zweckmäßig eine als Drossel ausgebildete Schikane zwischen den beiden Rohranschlüs sen auf. Diese Schikane, die durch Zusammendrücken des Blechrohres gebildet werden kann, trennt die beiden Rohranschlüsse zumindest teilweise voneinander und er möglicht einen weitgehend isolierten Strömungsverlauf sowohl des einströmenden als auch des ausströmenden Me diums.The pipe connections are advantageous to a flat pipe summarized that as a sheet metal part or as a casting mold can be partially executed. In the execution as sheet metal molded part, which is characterized by a low weight net, the flat tube expediently has a throttle trained baffle between the two pipe connections sen on. This chicane, which is caused by squeezing the Tin tube can be formed, separates the two Pipe connections at least partially from each other and he allows a largely isolated flow pattern both the inflowing and outflowing Me diums.

In der Ausführung als Gußformteil ist die Schikane be vorzugt als Trennstelle ausgebildet, die die Strömungen vollständig in getrennte Bahnen teilt. In the design as a molded part, the chicane is be preferably formed as a point of separation that the currents completely divides into separate paths.

Die Verbindung zwischen den Rohranschlüssen und den be treffenden Zu- und Abläufen erfolgt entweder über Aus nehmungen in der Rohrwandung oder über stirnseitige Öff nungen. Erfolgt die Verbindung über Ausnehmungen in der Rohrwandung, so verläuft die Strömung im Rohranschluß in dem der Verbindungsstelle unmittelbar benachbarten Be reich etwa parallel zur Anschlußplatte; das gegenüber liegende Ende des Rohranschlusses weist wegen der Rohr krümmung von vorzugsweise 90° in die gleiche Richtung wie der Zu- bzw. Ablauf des anderen Mediums auf der ge genüberliegenden außenseitigen Abschlußplatte. Die Zu läufe und die Abläufe beider Medien haben somit die gleiche Einström- bzw. Ausströmrichtung, so daß die zwei Medien von der gleichen Einbauseite her dem Wärmetau scher zugeführt bzw. aus diesem abgeführt werden können.The connection between the pipe connections and the be relevant inflows and outflows either take place via off recesses in the pipe wall or via front opening mentions. If the connection is made via recesses in the Pipe wall, the flow in the pipe connection runs in that directly adjacent to the junction rich approximately parallel to the connection plate; the opposite lying end of the pipe connection points because of the pipe Curvature of preferably 90 ° in the same direction like the inflow or outflow of the other medium on the ge opposite end plate. The To runs and the processes of both media thus have the same inflow or outflow direction, so that the two Media from the same installation side as the heat rope shear can be supplied or removed from this.

Erfolgt die Verbindung zwischen dem Zu- und Ablauf und den Rohranschlüssen über stirnseitige Öffnungen in den Rohranschlüssen, so strömt das Medium auf der dem Zu- und Ablauf abgewandten Seite des Rohranschlusses etwa parallel zur Abschlußplatte. Um von der gleichen Ein bauseite her beide Medien dem Wärmetauscher zuführen zu können, ist es zweckmäßig, beide Rohranschlüsse mit ei nem um 90° gekrümmten Anschlußstutzen zu versehen.Is the connection between the inlet and outlet and the pipe connections via openings in the front Pipe connections, the medium flows on the and drain side facing away from the pipe connection about parallel to the end plate. To from the same one on-site supply both media to the heat exchanger can, it is appropriate to both pipe connections with egg nem to be provided with 90 ° curved connecting piece.

Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungsformen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:Further advantages and expedient embodiments are the further claims, the description of the figures and the Take drawings. Show it:

Fig. 1 eine Seitenansicht des Wärmetauschers, teilweise im Schnitt, Fig. 1 is a side view of the heat exchanger, partly in section,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Wärmetauscher nach Fig. 1 FIG. 2 shows a top view of the heat exchanger according to FIG. 1

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Wärmetauschers in einer anderen Ausführung, Fig. 3 is a side view of a heat exchanger in another embodiment,

Fig. 4 eine Draufsicht auf den Wärmetauscher nach Fig. 3. Fig. 4 is a plan view of the heat exchanger of FIG. 3.

Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Wärmetauscher 1 ist als Plattenwärmetauscher mit mehreren parallelen, übereinan der gestapelten metallenen Wärmetauscherplatten 2 ausge führt. Durch den Wärmetauscher 1, der bevorzugt in Kraftfahrzeugen eingesetzt wird, werden zweckmäßig im Gegenstromverfahren zwei Wärmetauscher-Medien W1, W2 ge führt, z. B. zu kühlendes Öl und Kühlmittel. Die Wärme tauscher-Medien W1, W2 strömen durch getrennte Strö mungskanäle, die zwischen den Platten 2 des Wärmetau schers gebildet sind.The heat exchanger 1 shown in FIGS. 1 and 2 is a plate heat exchanger with a plurality of parallel ones, one above the other, of the stacked metal heat exchanger plates 2 . Through the heat exchanger 1 , which is preferably used in motor vehicles, two heat exchanger media W1, W2 are expediently in the countercurrent process, z. B. oil and coolant to be cooled. The heat exchanger media W1, W2 flow through separate flow channels that are formed between the plates 2 of the heat exchanger.

Die beiden Wärmetauscher-Medien werden über Zuläufe 3 und 5 dem Wärmetauscher 1 zugeführt und über Abläufe 4 und 6 wieder abgeleitet. Die Zu- und Abläufe 3, 4, 5, 6 liegen im Bereich gegenüberliegender außenseitiger Ab schlußplatten 7, 8, welche ebenfalls als Wärmetauscher platten ausgeführt sein können. Der Zulauf 3 und der Ab lauf 4 sind als Bohrung in der untenliegenden Abschluß platte 7 ausgeführt und für das erste Wärme tauscher-Medium W1 vorgesehen. Der Zulauf 5 und der Ablauf 6 sind ebenfalls als Bohrung in der obenliegenden Abschlußplat te 8 ausgeführt und für das zweite Wärmetauscher-Medium W2 vorgesehen; in den Zulauf 5 und den Ablauf 6 ist je weils ein Stutzen 22 eingesetzt.The two heat exchanger media are fed to heat exchanger 1 via inlets 3 and 5 and discharged again via outlets 4 and 6 . The inlets and outlets 3 , 4 , 5 , 6 are in the area of opposite outside from end plates 7 , 8 , which can also be designed as heat exchanger plates. The inlet 3 and the outlet 4 are designed as a hole in the bottom end plate 7 and provided for the first heat exchanger medium W1. The inlet 5 and the outlet 6 are also designed as a hole in the upper Abschlußplat te 8 and provided for the second heat exchanger medium W2; In the inlet 5 and the outlet 6 , a nozzle 22 is used because Weil.

Der Zu- bzw. Ablauf 3, 4 für das erste Wärme tauscher-Medium W1 ist jeweils mit einem gekrümmten Rohranschluß 9, 10 verbunden. Die beiden Robranschlüsse 9, 10 sind einteilig ausgeführt und bilden ein gemeinsames Bauteil 11. In der Ausführung gemäß den Fig. 1 und 2 ist das Bauteil 11 ein Flachrohr, das als Blechformteil ausge führt und an die untere Abschlußplatte 7 angelötet ist. Um die einzuführende Strömung des ersten Wärme tauscher-Mediums W1 von der abzuführenden Strömung zu separieren, ist zwischen den Strömungswegen der beiden Rohranschlüsse 9, 10 eine Schikane 12 ausgebildet, im Ausführungs beispiel eine Drossel 13 mit verjüngtem Querschnitt. Die Drossel 13 kann in einfacher Weise durch Zusammendrücken des Flachrohres 11 erzeugt werden, wobei gegebenenfalls die Strömungswege vollständig getrennt werden können.The inlet or outlet 3 , 4 for the first heat exchanger medium W1 is each connected to a curved pipe connection 9 , 10 . The two robran connectors 9 , 10 are made in one piece and form a common component 11 . In the embodiment according to FIGS. 1 and 2, the component 11 is a flat tube that leads as a shaped sheet metal part and being brazed to the lower end plate 7. In order to separate the flow of the first heat exchanger medium W1 to be introduced from the flow to be discharged, a baffle 12 is formed between the flow paths of the two pipe connections 9 , 10 , in the embodiment, for example, a throttle 13 with a tapered cross section. The throttle 13 can be produced in a simple manner by compressing the flat tube 11 , it being possible for the flow paths to be completely separated if necessary.

In den Rohrwandungen 16 der Rohranschlüsse 9, 10 sind Ausnehmungen 15 angeordnet, über die die Rohranschlüsse mit dem Zulauf 3 bzw. dem Ablauf 4 verbunden sind. Jeder Rohranschluß 9, 10 weist eine Krümmung 23 auf, vorzugs weise eine 90°-Krümmung, wodurch die Richtung für die Zufuhr bzw. Abfuhr des ersten Wärmetauscher-Mediums W1 umgelenkt wird. Die dem Zu- bzw. Ablauf 3, 4 abgewandte Stirnseite 17 jedes Rohranschlusses 9, 10 weist nach oben, so daß die Strömungsrichtungen S1 und S3 für die beiden einströmenden Medien und auch die Strömungsrich tungen S2 und S4 für die beiden ausströmenden Medien et wa gleich ist. Die beiden Medien können von der gleichen Einbauseite über diverse Leitungen 24 zu- bzw. abgeführt werden.Recesses 15 are arranged in the tube walls 16 of the tube connections 9 , 10 , via which the tube connections are connected to the inlet 3 or the outlet 4 . Each pipe connection 9 , 10 has a curvature 23 , preferably as a 90 ° curvature, whereby the direction for the supply or discharge of the first heat exchanger medium W1 is deflected. The inlet or outlet 3 , 4 facing end 17 of each pipe connection 9 , 10 points upwards, so that the flow directions S1 and S3 for the two inflowing media and also the flow directions S2 and S4 for the two outflowing media are the same is. The two media can be supplied or discharged from the same installation side via various lines 24 .

Das Flachrohr 11 ist vorteilhaft mit einem Formbett 21 einteilig ausgebildet, Fig. 2, in welchem die untere au ßenseitige Abschlußplatte 8 aufgenommen ist. Das das Flachrohr 11 und das Formbett 21 umfassende Bauteil dient einerseits der Zu- und Abfuhr des ersten Mediums und andererseits der Aufnahme und für die Montage der Platten des Wärmetauschers 1. Außerdem ist die Einbaula ge für die Rohranschlüsse verwechslungsfrei vorgegeben.The flat tube 11 is advantageously formed in one piece with a shaped bed 21 , FIG. 2, in which the lower outer end plate 8 is received. The component comprising the flat tube 11 and the shaped bed 21 serves, on the one hand, to feed and discharge the first medium and, on the other hand, to hold and mount the plates of the heat exchanger 1 . In addition, the installation position for the pipe connections is specified without confusion.

Am Formbett 21 sind Befestigungsaugen 20 angeformt, über die der Wärmetauscher am Einbauort angeschraubt werden kann.Fastening eyes 20 are formed on the molding bed 21 , via which the heat exchanger can be screwed on at the installation site.

Der Durchmesser des Zulaufes 3 und des Ablaufes 4 für das erste Medium W1 ist wesentlich größer als der Durch messer des Zulaufes 5 bzw. Ablaufes 6 für das zweite Me dium W2. Der größere Durchmesser erleichtert die Zuströ mung bzw. Abströmung im Fall einer größeren Viskosität des ersten Mediums W1.The diameter of the inlet 3 and the outlet 4 for the first medium W1 is substantially larger than the diameter of the inlet 5 and outlet 6 for the second medium W2. The larger diameter facilitates the inflow or outflow in the case of a greater viscosity of the first medium W1.

In den Fig. 3 und 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt. Das die beiden Rohranschlüsse 9 und 10 umfas sende Bauteil 11 ist als Gußformteil ausgeführt, wobei zwischen den Strömungswegen beider Rohranschlüsse eine Trennstelle 14 als Schikane 12 ausgebildet ist, über die die Strömungswege vollständig separiert sind; eine Ver mischung einströmenden und ausströmenden Mediums kann nicht erfolgen.In FIGS. 3 and 4 there is shown a further embodiment. The two pipe connections 9 and 10 comprising send component 11 is designed as a molded part, wherein between the flow paths of both pipe connections, a separation point 14 is formed as a baffle 12 , through which the flow paths are completely separated; a mixture of inflowing and outflowing medium cannot occur.

Die Rohranschlüsse sind mit ihrer Stirnseite 18 mit dem Zu- bzw. dem Ablauf 3, 4 verbunden. Unmittelbar an die Stirnseite 18 schließt sich die 90°-Krümmung 23 an, die in einen zur Abschlußplatte 8 parallelen Rohrabschnitt übergeht. Die offene Stirnseite 17 der Rohranschlüsse weist seitlich nach außen. Um die Strömungsrichtungen S1, S3 für die beiden zuströmenden Medien W1, W2 bzw. die Strömungsrichtungen S2, S4 für die abströmenden Me dien etwa gleich zu halten ist ein Anschlußstutzen 19 in die freie Stirnseite 17 der Rohranschlüsse 9, 10 einge steckt. Der Anschlußstutzen 19 ist ebenfalls mit einer 90°-Krümmung versehen, so daß die dem Rohranschluß abge wandte Stirnseite des Anschlußstutzens nach oben weist und parallele Ein- bzw. Ausströmrichtungen S1, S2, S3, S4 für die beiden Wärmetauscher-Medien W1, W2 gegeben sind.The end face of the pipe connections 18 is connected to the inlet or outlet 3 , 4 . Immediately at the end face 18 is the 90 ° curvature 23 , which merges into a pipe section parallel to the end plate 8 . The open end face 17 of the pipe connections points laterally outwards. In order to keep the flow directions S1, S3 for the two flowing media W1, W2 and the flow directions S2, S4 serving for the outflowing Me is approximately equal to a connection piece 19 in the free end face 17 of the pipe connections 9, sticks 10 inserted. The connecting piece 19 is also provided with a 90 ° curvature, so that the end of the connecting piece facing away from the pipe connection points upwards and parallel inflow and outflow directions S1, S2, S3, S4 are given for the two heat exchanger media W1, W2 are.

Claims

1. Heat exchanger, with a plurality of stacked heat exchanger plates ( 2 ), between which ge separate flow channels are formed for a first and a second heat exchanger medium (W1, W2), which each have an inlet ( 3 , 5 ) and a drain ( 4 , 6 ) can be fed or removed, the feeds and drains ( 3 , 4 , 5 , 6 ) of the two heat exchanger media (W1, W2) in the area of opposite outer end plates ( 7 , 8 ) lie, characterized in that both the inlet ( 3 ) and the outlet ( 4 ) of the first heat exchanger medium (W1) are each connected to a curved pipe connection ( 9 , 10 ) and the pipe connections ( 9 , 10 ) form a one-piece component ( 11 ).

2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the flow paths of both pipe connections ( 9 , 10 ) are at least partially separated by a baffle ( 12 ).

3. Heat exchanger according to claim 2, characterized in that the baffle ( 12 ) is designed as a throttle ( 13 ) with a tapered tube cross section.

4. Heat exchanger according to claim 2, characterized in that the baffle ( 12 ) as a two pipe connections ( 9 , 10 ) completely separating separation point ( 14 ) is ausgebil det.

5. Heat exchanger according to one of claims 1 to 4, characterized in that the curvature of the pipe connections ( 9 , 10 ) carries about 90 ° be.

6. Heat exchanger according to one of claims 1 to 5, characterized in that the pipe connections ( 9 , 10 ) via a recess ( 15 ) in the pipe wall ( 16 ) with the inlet and outlet ( 3 , 4 ) are connected.

7. Heat exchanger according to claim 6, characterized in that the direction of flow (S1, S2) in the area of the inlet and outlet ( 3 , 4 ) away from the end face ( 17 ) of the pipe connections ( 9 , 10 ) is approximately the same as the Stro direction (S3, S4) of the inlet and outlet ( 5 , 6 ) of the second heat exchanger medium (W2).

8. Heat exchanger according to one of claims 1 to 5, characterized in that the pipe connections ( 9 , 10 ) with one of their Stirnsei th ( 18 ) with the inlet and outlet ( 3 , 4 ) are connected.

9. Heat exchanger according to claim 8, characterized in that the pipe connections ( 9 , 10 ) in the region of the inlet and outlet ( 3 , 4 ) facing away from the end face ( 17 ) is connected to a connecting piece ( 19 ), which preferably egg ne Has 90 ° curvature.

10. Heat exchanger according to one of claims 1 to 9, characterized in that the two pipe connections ( 9 , 10 ) comprising component ( 11 ) is designed as a flat tube ( 11 ).

11. Heat exchanger according to one of claims 1 to 10, characterized in that the component ( 11 ) is soldered to the end plate ( 8 ).

12. Heat exchanger according to one of claims 1 to 11, characterized in that the pipe connections ( 9 , 10 ) are integrally formed with a shaped bed ( 21 ) in which an outside end plate ( 8 ) is received.

13. Heat exchanger according to claim 12, characterized in that fastening eyes ( 20 ) are integrally formed on the mold bed ( 21 ).

14. Heat exchanger according to one of claims 1 to 13, characterized in that the pipe connections ( 9 , 10 ) are out as a molded part.

15. Heat exchanger according to one of claims 1 to 13, characterized in that the pipe connections ( 9 , 10 ) are out as a sheet metal part.