Die vorliegende Erfindung betrifft ein Plattenelement für einen Plattenkühler sowie einen Plattenkühler, umfassend eine Mehrzahl von baugleichen Plattenelementen.

Aus dem Stand der Technik sind Plattenkühler bekannt, bei denen eine Anzahl von zumeist baugleichen, alternierend angeordneten Plattenelementen übereinander angeordnet sind, wobei zwei getrennte Systeme von Kammern gebildet werden, wobei ein erstes wärmeübertragendes Medium durch das eine Kammersystem und ein zweites Medium durch das andere Kammersystem strömt. Allgemein besteht dabei die Problematik, die Strömungswege der Medien innerhalb der Kammern zu optimieren, so dass bei gegebener Baugröße und Plattenanzahl ein möglichst optimaler Wärmetausch zwischen den beiden Medien gegeben ist.

DE 199 39 264 A1 beschreibt einen Plattenwärmerübertrager in Stapelbauweise, bei dem eine Mehrzahl identischer Plattenelemente aufeinander festgelegt und entlang eines konischen Außenrandes miteinander verlötet sind. Die Plattenelemente weisen jeweils vier im Wesentlichen kreisrunde Öffnungen innerhalb eines Bodenbereiches des Plattenelementes auf, wobei zwei der kreisrunden Öffnungen jeweils einen abgekragten Rand haben. Jeder der abgekragten Ränder ist zu dem Außenrand beabstandet angeordnet. Bei Stapelung der Plattenelemente ergibt sich in den Bereichen zwischen dem Außenrand und den Abkragungen der Öffnungen ein erhebliches Volumen, in dem sich ein wärmeführendes Medium mit besonders geringer Strömungsgeschwindigkeit befindet. Zum einen wird hierdurch der Wirkungsgrad des Wärmetauschers bei gegebenen Abmessungen ungünstig beeinflußt. Zum anderen ermöglichen solche Bereiche von annähernd stehendem Medium die Ablagerung von mitgeführten Partikeln und die Agglomeration zu großvolumigen Ablagerungen. Ein spontanes Lösen solcher größerer Ablagerungen kann sich schädlich auf ein Gesamtsystem auswirken, beispielsweise wenn der Wärmetauscher ein Ölkühler eines Kraftfahrzeugmotors ist.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Plattenelement für einen Plattenkühler anzugeben, mittels dessen ein in seinem Wirkungsgrad und seine Ablagerungsresistenz verbesserter Plattenkühler herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird für ein eingangs genanntes Plattenelement erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Durch diese Formgebung, insbesondere durch die zwischen Seitenwandung und zweitem Öffnungsrand verlaufende Sockelfläche wird auf einfache Weise erreicht, dass ein besonders kleiner Anteil an wärmetragendem Medium in einem strömungsarmen Bereich eines Plattenkühlers vorhanden ist. Insbesondere hinsichtlich der Medienströmung ungünstige Bereiche zwischen Außenrand des Plattenkühlers und Medienöffnungen werden verkleinert oder eliminiert, so daß das Medium hauptsächlich zwischen den

Öffnungen und somit in seinen Hauptströmungsbereichen vorhanden ist. Insgesamt kann somit eine gleiche Tauscherleistung bei kleinerem im Plattenkühler vorhandenem Medienvolumen erzielt werden. Hierdurch kann ein Plattenkühler insgesamt leichter und kleinbauender ausgebildet werden.

Im Interesse einer einfachen Herstellung eines Plattenkühlers ist das Plattenelement mit einem zweiten, baugleichen Plattenelement verbindbar, wobei in der verbundenen Anordnung eine im Wesentlichen flächige Anlage der Sockelfläche des Plattenelements des zweiten Plattenelement vorliegt. Durch die baugleiche Ausführung des zweiten Plattenelements wird eine besonders wirtschaftliche Fertigung eines Plattenkühlers ermöglicht.

Weiterhin bevorzugt ist das Plattenelement dabei mit dem zweiten Plattenelement zumindest im Bereich der flächigen Anlage flächig verlötet. Im Gegensatz zu der aus dem Stand der Technik bekannten im Wesentlichen linienförmigen Verlötung, die durch die im Prinzip eindimensionale Ausbildung der Ränder gegeben ist, kann somit bei einem erfindungsgemäßen Plattenelement eine wesentlich größere Kontaktfläche benachbarter Plattenelemente eines Plattenkühlers verlötet sein, so dass insgesamt eine besonders große Festigkeit und eine besonders große Langzeitstabilität gegenüber Rissen und auftretenden Leckagen gegeben ist.

Bei einem erfindungsgemäßen Plattenelement weisen die Öffnungen eine sich in einer Längsrichtung erstreckende, von einer Kreisform abweichende Form auf. Hier ist auf einfache Weise ermöglicht, dass das Medium in einem besonders breiten Bereich einen aus erfindungsgemäßen Plattenelementen bestehenden Plattenkühler durchströmt. Eine sichere Verbindung von Plattenelementen mit von einer Kreisform abweichender Form der Öffnungen ist insbesondere bei der vorgenannten flächigen Anlage beziehungsweise flächigen Verlötung gegeben.

Ein erfindungsgemäßes Plattenelement weist eine Profilierung auf, wobei die Profilierung in einem Strömungsweg zur Beeinflussung der Strömung des Mediums angeordnet ist. Durch eine solche Profilierung kann die Verteilung des Mediumstromes über das Plattenelement zum Zwecke der Optimierung der Tauscherleistung verbessert werden. Im Interesse einer einfachen Herstellung ist die Profilierung bevorzugt durch Prägung bzw. Verformung des Bodens des Plattenelements ausgebildet.

Dabei ist die Profilierung wellenförmig, wobei zwischen der Profilierung des Plattenelements und der Profilierung eines baugleichen zweiten Plattenelements, welches an dem ersten Plattenelement festgelegt ist, eine Mehrzahl von Berührungsstellen der Profilierungen vorliegen. Hierdurch läßt sich eine besonders gezielte Führung des Mediumstromes durch die Profilierung erreichen.

Im Interesse einer einfachen Herstellung ist das Plattenelement insgesamt aus einer Metallplatte konstanter Dicke herstellbar. Die Formung des Plattenelements aus der Metallplatte konstanter Dicke kann dabei mittels an sich bekannter Verfahren erfolgen, etwa mittels Tiefziehen, Gesenkschmieden oder anderen Methoden. Das Material der Metallplatte ist bevorzugt eine Aluminiumlegierung, um insgesamt eine leichte Bauweise eines Plattenkühlers zu ermöglichen.

Ein erfindungsgemäßer Plattenkühler umfasst eine Mehrzahl von baugleichen Plattenelementen nach Anspruch 1. Hierdurch werden die Vorteile der Formgebung des erfindungsgemäßen Plattenelements mit einer kostengünstigen Serienfertigung eines Plattenkühlers kombiniert.

Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus dem nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie aus den abhängigen Ansprüchen.

Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Plattenelements und eines Plattenkühlers beschrieben und anhand der anliegenden Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1

zeigt eine räumliche Ansicht eines erfindungsgemäßen Plattenelements von unten, wobei ein konischer umlaufender Rand in die Zeichnungsebene hineinragt.

Fig. 2

zeigt eine räumliche Ansicht des Plattenelements aus Fig. 1 von oben, wobei der umlaufende Rand aus der Zeichnungsebene herausragt.

Fig. 3

zeigt eine Detailvergrößerung des Plattenelements aus Fig. 1.

Fig. 4

zeigt einen Querschnitt durch vier in alternierender Orientierung aufeinander gestapelter Plattenelemente nach Fig. 1, welche insgesamt einen Teil eines Plattenkühlers ausbilden.

Fig. 5

zeigt eine Detailansicht eines Querschnitts durch ein einzelnes Plattenelement nach Fig. 1.

Fig. 6

zeigt eine Draufsicht auf eine nicht erfindungsgemäße Abwandlung des Plattenelements aus Fig. 1, wobei anstelle von eingeprägten Profilierungen eine separate Turbulenzeinlage vorgesehen ist.

Das Plattenelement gemäß Fig. 1 umfasst eine Bodenebene 1 mit zwei sich in Strömungsrichtung eines Medium gegenüberliegenden Öffnungen 2, 3 eines ersten Typs, welche beide einen in der Bodenebene 1 liegenden Rand 2a, 3a aufweisen. Die beiden ersten Öffnungen 2, 3 sind jeweils länglich ausgebildet, wobei ein Längsdurchmesser der Öffnungen 2, 3 etwas mehr als das 1,5-fache eines Querdurchmessers ausmacht. Die Strömung des Mediums erfolgt senkrecht zu der Längsrichtung der Öffnungen 2, 3. Das Plattenelement 1 weist in der Draufsicht eine rechteckige Form mit stark verrundeten Ecken auf. Die beiden ersten Öffnungen 2, 3 sind beide an der gleichen Längsseite in den Eckbereichen des Rechtecks angeordnet.

An der gegenüberliegenden Längsseite sind zwei Öffnungen 4, 5 eines zweiten Typs vorgesehen, welche in Form und Öffnungsweite den ersten Öffnungen 2,3 gleichen. Die Ränder 4a, 5a der zweiten Öffnungen 4, 5 sind jedoch nicht in Höhe der Bodenebene 1 angeordnet, sondern liegen in einer zu der Bodenebene 1 parallelen Ebene. Ebenso in dieser Ebene liegen den Öffnungen 4,5 jeweils zugeordnete Sockelflächen 6, 7, des Plattenelements, welche zu der Bodenebene 1 parallel, aber in Richtung der Hochachse des Plattenelements versetzt angeordnet sind. Die Hochachse ist als in Fig. 6 senkrecht zur Zeichenebene definiert. Die Öffnungen 4,5 sind vorliegend als einfache Durchbrechungen der Sockelflächen 6, 7 ausgeformt. Sie können jedoch auch eine Abkragung aufweisen oder andere Abweichungen von einem einfachen Ausschnitt in der Sockelfläche.

Die Sockelflächen 6, 7 sind teilweise von einem jeweiligen verrundeten Rand 6a, 7a der Bodenebene 1 begrenzt und auf Höhe der Sockelflächen 6, 7 teilweise von einem verrundeten Ansatz 8b einer das Plattenelement umlaufenden Seitenwandung 8. Die Seitenwandung 8 umläuft das Plattenelement vollständig und weist einen vollständig in der gleichen Ebene liegenden Außenrand 8a auf. Diese Seitenwandung 8 ist zudem nicht rechtwinklig zu der Bodenebene 1 angeordnet, sondern leicht nach außen geneigt, weswegen sie insgesamt eine konische Anordnung hat. Hierdurch werden mehrerer baugleiche Plattenelemente ineinander stapelbar, wobei der Außenrand 8a jeweils auf einer gewissen Höhe der Seitenwandung 8 des nächsten Plattenelements anliegt und an dieser Stelle mit diesem verlötet ist (siehe Fig. 4).

Die Sockelflächen 6, 7 erstrecken sich jeweils von dem Ansatz 8b der Seitenwandung 8 bis zu dem Rand 4a, 5a der zweiten Öffnungen 4, 5. Der Ansatzes 8b liegt im Bereich der Sockelflächen 6, 7 nicht auf gleicher Höhe wie im Bereich des Bodens 1, weshalb Stufen 8c im Verlauf des Ansatzes 8c vorkommen. Wie die gestapelte Darstellung gemäß Fig. 4 verdeutlicht, ergibt die flächige Anlage einer Sockelfläche 6, 7 an dem Boden 1 des nachfolgenden, um 180° verdreht angeordneten Plattenelements eine flächige Verlötung, die besonders stabil und sicher gegenüber während der Betriebsdauer auftretender Leckagen ist.

Wie Fig. 4 verdeutlicht, ist durch die alternierende Anordnung und dichtende Verlötung mehrerer Plattenelemente ein Teil eines Plattenkühlers ausgebildet, der ein erstes System A und ein zweites System B von Kammern umfasst. Dabei durchfließt ein erstes wärmetragendes Medium, beispielsweise Wasser und/oder Glykol, das erste System A jeweils von einer Plattenöffnung zur anderen senkrecht zur Zeichnungsebene in Fig. 4, und ein zweites wärmetragendes Medium, beispielsweise Motoröl, durchfließt das zweite System B jeweils von einer Plattenöffnung zur anderen senkrecht zur Zeichnungsebene in Fig. 4.

Die Herstellung des erfindungsgemäßen Plattenelements kann durch ein herkömmliches Umformverfahren erfolgen, wobei ein Rohling eine einfache Platte konstanter Dicke aus einer Aluminiumlegierung ist.

Das bevorzugte Plattenelement gemäß Fig. 1 bis Fig. 5 weist zudem eine Profilierung 9 der Bodenebene 1 auf. Diese Profilierung umfasst im Wesentlichen eine Mehrzahl von Zickzack- oder wellenförmigen Vertiefungen, die jeweils einen durchgehenden Kanal darstellen und von unten in den Boden 1 des Plattenelements eingeprägt sind. Jeder der zickzackförmigen Kanäle 9 quert einen gedachten Strömungsweg des Mediums, welcher jeweils von einer kurzen Seite des Plattenelements zur gegenüberliegenden kurzen Seite des Plattenelements verläuft. Die Kanäle 9 sind zudem so positioniert, dass sich bei Stapelung baugleicher Plattenelemente eine möglichst große Zahl von Überkreuzungen von Kanälen 9 des einen Plattenelements mit Kanälen 9 des anderen Plattenelements ergibt. An diesen Kreuzungsstellen liegen jeweils Berührungspunkte der benachbarten Kanäle 9 vor, was durch eine entsprechende Dimensionierung ihrer Prägetiefe sichergestellt ist. Bevorzugt sind die Platten an den Berührungspunkten miteinander verlötet.

Insgesamt wird hierdurch eine gezielte Umlenkung und Verwirbelung des durchströmenden Mediums erreicht, was zu einer optimalen Kapazität des Wärmetauschers beiträgt.

In einer Abwandlung gemäß Fig. 6 ist ein nicht erfindungsgemäßes Plattenelement bis auf die Profilierungen 9 identisch mit dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 bis Fig. 5 ausgebildet, wobei anstelle der Profilierungen 9 eine in Fig. 6 schraffierte Turbulenzeinlage 10 an dem Plattenelement vorgesehen. ist. Derartige Turbulenzeinlagen 10 zur Verbesserung der thermischen Tauscherleistung sind an sich aus dem Stand der Technik bekannt.

Sämtliche der Zeichnungen sind maßstabsgerecht, so dass ihnen gegebenenfalls Maßverhältnisse entnommen werden können.