[0001] Die Erfindung betrifft einen gehäuselosen Plattenwärmetauscher, insbesondere flüssigkeitsgekühlten
Ölkühler, mit einer Vielzahl verformter, ineinander gestapelter und ein Paket bildender
Wärmetauscherplatten, die getrennte Strömungskanäle für wärmeaustauschende Medien
aufweisen und mit radial austretenden Anschlüssen für die Zu-und Abführung mindestens
eines Mediums sowie mit das Paket von Wärmetauscherplatten abschließender Grund-und
Deckplatte und wahlweise mit einem aufgesetzten Ölfilter.
Nach dieser Beschreibung ausgebildete Ölkühler sind aus dem US-Patent Nr. 4 708 199
bekannt. Die in den verschiedenen Ausführungsformen gezeigten Ölkühler können sowohl
glatte als verformte Deckplatten aufweisen. Die Deckplatten bilden im Falle eines
aufgesetzten Ölfilters gleichzeitig die Abdichtungsfläche, unter Hinzufügung einer
geeigneten Dichtung. Glatte Deckplatten sind hier dann vorgesehen, wenn radial abgehende
Anschlüsse für das Kühlmedium unmittelbar unterhalb der Deckplatte angeordnet sind.
(Fig. 15) Wenn verformte Deckplatten verwendet werden, befinden sich die Anschlüsse
unten, im Bereich der Grundplatte, wie es beispielsweise in der Fig. 9 des US-Patentes
gezeigt ist.
Das Einsetzen der Anschlußstutzen im Bereich unterhalb der Deckplatte ist fertigungstechnisch
von Nachteil, weil sich dieselben entweder in einer seitlichen Öffnung des vertikalen
Randes der Deckplatte befinden oder auf diese Öffnung aufgesetzt sind. Sind die Anschlußstutzen
aufgesetzt, müssen sie vor dem Löten provisorisch gehalten werden, was Vorrichtungen
erfordert. Sind die Anschlußstutzen dagegen eingesetzt, muß das Maß der Löcher in
der seitlichen vertikalen Wandung geringfügig größer sein, als der Durchmesser der
Stutzen. Wegen der Beschichtung des Materials mit Lot, manchmal mit unterschiedlicher
Schichtdicke, kann dieses Einsetzen demzufolge Schwierigkeiten bereiten. Ferner werden
die Dichtigkeit und die Festigkeit der Lötverbindung auch durch die Größe der zu verbindenden
Flächen beeinflußt. Da die Lötfläche hier relativ klein ist, kann es vermehrt zu undichten
oder nicht ausreichende Festigkeit aufweisende Verbindungen kommen. Aus einem weiteren
US-Patent mit der Nr. 4 860 823, das ebenfalls einen Wärmetauscher betrifft, allerdings
einen nach einem völlig anderen Prinzip aufgebauten Wärmetauscher, bestehend aus Rohrplatten,
die Strömungskanäle für ein flüssiges Medium bilden und dazwischen eingelegten Lamellen,
durch die ein gasförmiges Medium (Luft) strömt, ist es bekannt, radial austretende
Anschlußstutzen an den Sammelkästen (tank element 3) anzuordnen. Die Halbschalen der
Sammelkästen besitzen halbrunde Anformungen, die beim Zusammenfügen der beiden Halbschalen
die Anschlußstutzen in sich aufnehmen. Hierdurch wird eine größere Lötfläche zur Verfügung
gestellt, so daß die Dichtheit der Lötverbindung im Vergleich zur davor beschriebenen
Lösung verbessert ist. Hier ist jedoch die Kombination des Wärmetauschers mit einem
über dem Wärmetauscher angeordneten Filter nicht vorgesehen. Dieser Wärmetauscher
ist beispielsweise als Verdampfer einsetzbar, der sich im Kühlkreislauf einer Klimaanlage
befinden könnte.
[0002] Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei einem gehäuselosen Plattenwärmetauscher,
insbesondere flüssigkeitsgekühltem Ölkühler, die Dichtigkeit der Anschlußstutzen zu
verbessern, die Herstellung des Plattenwärmetauschers zu vereinfachen und eine günstige
Anschlußmöglichkeit für den über dem Plattenwarmetauscher angeordneten Filter zur
Verfügung zu stellen.
[0003] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in den Patentansprüchen angegebenen
Merkmale gelöst.
Danach weist die aus zwei zusammengefügten Teilen bestehende Deckplatte partiell über
den Rand der Wärmetauscherplatten überstehende Bereiche auf, die halbschalenartig
ausgebildete Abschnitte zur Aufnahme eines Anschlußstutzens besitzen, die über Öffnungen
im unteren Teil der Deckplatte mit dem Strömungskanal des Mediums durch den Plattenwärmetauscher
in Verbindung sind.
Die halbschalenartigen Abschnitte sind in ihrer Länge so gewählt, daß eine ausreichend
große Lötfläche für die Anschlußstutzen innerhalb dieser Abschnitte zur Verfügung
steht. Diese Abschnitte stehen vorzugsweise um einen geringen Betrag über den Rand
der Wärmetauscherplatten, wodurch die Größe der Lötfläche variierbar ist. Ein wesentlicher
Vorteil einer solchen Ausbildung besteht darin, daß die Lötverbindung in einem Arbeitsschritt
erfolgen kann, ohne daß zusätzliche Hilfsvorrichtungen zum Verspannen der Teile nötig
sind. Die Einwirkung einer Kraft von oben, die beim Löten solcher Plattenwärmetauscher
in jedem Fall notwendig ist und die ganz einfach durch die Auflage eines Metallklotzes
erzielt werden kann, ist völlig ausreichend, um auch die Anschlußstutzen mit hoher
Qualität in den halbschalenartigen Abschnitten zu verlöten.
Der obere Teil der Deckplatte, also derjenige, der die Dichtfläche zum Filter bildet,
weist eine kreisförmige Ausprägung auf, so daß die Dichtfläche ringförmig ausgebildet
ist. In dieser Dichtfläche kann sich eine Ringdichtung befinden, d.h., die Dichtfläche
besitzt ein umlaufende Sicke, in der die Ringdichtung eingelegt ist. Die Ausprägung
dient gleichzeitig der Versteifung der Deckplatte und ermöglicht, geringere Blechdicken
vorzusehen. Auch die untere Deckplatte kann eine Ausprägung zur Versteifung aufweisen.
Ferner befindet sich in beiden Teilen der Deckplatte mindestens eine zentrale Öffnung,
in der in bekannter Weise eine Hohlschraube für den Rücklauf des Öles angeordnet ist,
die weiterführt, bis zum darüber befindlichen Filter. Die nach innen, zu dieser zentralen
Öffnung weisenden Ränder der kreisförmigen Ausprägung, können eine oder mehrere weitere
Öffnungen besitzen, durch die das Öl in den Filter eintreten kann. Mit diesen Öffnungen
korrespondierende Öffnungen sind auch im unteren Teil der Deckplatte angeordnet. Die
Öffnungen stehen in hydraulischer Verbindung mit den Strömungskanälen für das zweite
Medium durch den Plattenwärmetauscher.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beiliegenden Zeichnung erläutert.
Die einzige Fig. zeigt eine auseinandergezogene Darstellung des gehäuselosen Plattenwärmetauschers
1. Das Paket aus Wärmetauscherplatten 2 wurde unten prinzipiell abgebildet und ist
in an sich bekannter Weise ausgeformt, so daß getrennte Strömungskanäle 8 für das
Kühlmittel und für das Öl entstehen. Solche Plattenwärmetauscher 1 besitzen gewöhnlich
eine etwas dickere untere Grundplatte, die nicht gezeigt ist.
[0004] Strömungspfeile 15 zeigen die Durchströmung des Plattenwärmetauschers 1 auf der Kühlmittelseite.
Die hier weniger interessierende Ölseite wurde nur durch Strömungsöffnungen 12 und
die zentrale Strömungsöffnung 13 angedeutet.
Das gesamte Paket ist mit den Deckplatten 3a; 3b zu einer fest gefügten Einheit mittels
Löten verbunden. Auch die Deckplatten 3a; 3b sind so miteinander dicht vertötet, daß
zumindest die Vermischung des Kühlmittels mit dem Öl ausgeschlossen ist und weder
Kühlmittel noch Öl nach außen austreten können. Selbstverständlich besteht auch eine
Lötverbindung zur Trennung zwischen Kühlmitteleintritt und -austritt. Hier sind jedoch
geringe Undichtigkeiten ohne schwerwiegende Folgen.
Die untere Deckplatte 3b und die obere Deckplatte 3a sind durch Tiefziehen ausgeformte
Teile. Die obere Deckplatte 3a weist eine ringförmige, nach oben überstehende Ausprägung
9 auf, die zur Auflage eines nicht gezeigten Ölfilters dient, aber gleichzeitig der
Deckplatte 3a eine höhere Stabilität verleiht, so daß diese aus einem dünneren Blech
bestehen kann. Die Ausprägung 9 ist mit einer ringförmigen Sicke 14 versehen, die
zur Aufnahme eines Dichtungsringes vorgesehen ist. Die zentrale Öffnung 13 dient der
Zuführung des Öles in den Filter und auch der Rückführung des gefilterten Öles. Die
Zuführung des Öles könnte auch über nicht gezeigte Öffnungen innerhalb der Ausprägung
9 erfolgen.
Die halbschalenartigen Abschnitte 4 ragen über den Rand 10 des Plattenwärmetauschers
1. Sie sind sowohl in der oberen Deckplatte 3a als auch in der darunter angeordneten
Deckplatte 3b vorgesehen. Die halbschalenartigen Abschnitte 4 leisten ebenfalls einen
zusätzlichen Beitrag zur Erhöhung der Steifigkeit der Deckplatte 3. In dem einen Abschnitt
4 befindet sich der Anschlußstutzen 5 für den Zulauf des Kühlmittels in den Plattenwärmetauscher
1 und in dem anderen Abschnitt 4 ist dementsprechend der Anschlußstutzen 6 für den
Rücklauf angeordnet. Die Abschnitte 4 in der unteren Deckplatte 3b weisen etwa die
gleiche Länge auf. Diese Länge entspricht etwa dem Überstand der Deckplatte 3 über
den Rand 10 des Paketes von Wärmetauscherplatten 2. Die obere Deckplatte 3a hat dagegen
längere Abschnitte 4, die darüber hinaus auch unterschiedlich lang sind. Ihre Länge
ist so gewählt, daß die in den Abschnitten 4 eingeschlossenen Anschlußstutzen 5 bzw.
6 in strömungstechnischer Verbindung mit den Öffnungen 7 bzw. dem Strömungskanal 8
stehen. Die inneren Enden 16; 17 der Abschnitte 4 sind mit fließenden Übergängen versehen,
um den Strömungswiderstand für das Kühlmittel gering zu halten.
Die Anschlußstutzen 5 und 6 sind hier als gerade Stutzen ausgebildet. Je nach Einbaubedingung
des Plattenwärmetauschers 1 könnten hier selbstverständlich auch knieförmige Anschlußstutzen
zum Einsatz kommen.
In den halbschalenartigen Abschnitten 4 sind Sicken 11 eingeprägt, die mit Sicken
11 um die Anschlußstutzen 5; 6 übereinstimmen. Diese Sicken 11 dienen der Lagepositionierung
der Anschlußstutzen 5; 6 in den halbschalenartigen Abschnitten 4 und verbessern die
Dichtigkeit und Festigkeit.
1. Gehäuseloser Plattenwärmetauscher, insbesondere flüssigkeitsgekühlter Ölkühler, mit
einer Vielzahl verformter, ineinander gestapelter und ein Paket bildender Wärmetauscherplatten,
die getrennte Strömungskanäle für wärmeaustauschende Medien aufweisen und mit radial
austretenden Anschlüssen für die Zu-und Abführung mindestens eines Mediums sowie mit
das Paket von Wärmetauscherplatten abschließender Grundplatte und einer Deckplatte
sowie wahlweise mit einem aufgesetzten Ölfilter,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Deckplatte (3) aus einer oberen (3a) und einer unteren Deckplatte (3b) besteht,
die zusammengefügt und verbunden sind und die mindestens einen über den Rand (10)
des Plattenwärmetauschers (1) ragenden halbschalenartig ausgebildeten Abschnitt (4)
zur Aufnahme eines Anschlußstutzens (5 oder 6) besitzen, der über Öffnungen (7) in
der unteren Deckplatte (3b) mit dem Strömungskanal (8) des Mediums durch den Plattenwärmetauscher
(1) in Verbindung ist
und daß die obere Deckplatte (3a) eine ringförmige Ausprägung (9) aufweist, die als
Dichtfläche zu einem darüber angeordneten Filter dient.
2. Gehäuseloser Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Deckplatten (3a; 3b) zwei halbschalenartig ausgeprägte Abschnitte (4) aufweisen, wobei
der eine Abschnitt den Anschlußstutzen (5) für den Zulauf und der andere Abschnitt
(4) den Anschlußstutzen (6) für den Ablauf aufnimmt.
3. Gehäuseloser Plattenwärmetauscher nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die halbschalenartigen Abschnitte (4) zur Aufnahme der Anschlußstutzen (5; 6)
dicht nebeneinander angeordnet sind.
4. Gehäuseloser Plattenwärmetauscher nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die halbschaligen Abschnitte (4) zur Aufnahme der Anschlußstutzen (5;6) an beliebigen
Stellen des Umfanges des Plattenwärmetauschers (1) in den Deckplatten (3) angeordnet
sind.
5. Gehäuseloser Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die ringförmige Ausprägung (9) eine Ringnut (14) zur Aufnahme einer Dichtung aufweist.
6. Gehäuseloser Plattenwärmetauscher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die halbschalenartigen Abschnitte (4) in der unteren Deckplatte (3b) kürzer sind,
als die halbschalenartigen Abschnitte (4) in der oberen Deckplatte (3a).
7. Gehäuseloser Plattenwärmetauscher nach einem der vorstehenden Abschnitte, dadurch
gekennzeichnet, daß die inneren Enden (16;17) der halbschalenartigen Abschnitte (4)
mit fließenden Übergängen ausgebildet sind.
8. Gehäuseloser Plattenwärmetauscher nach einem der vorstehenden Ansprüchen, dadurch
gekennzeichnet, daß die halbschalenartigen Abschnitte (4) und die Anschlußstutzen
(5; 6) senkrecht zur Längsachse der Anschlußstutzen angeordnete periphere Sicken (11)
aufweisen, die zueinander passen.