Wärmetauscher, insbesondere für Gase und Flüssigkeiten

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher für den Wärmeaustausch zwischen einem Gas und einer Flüssigkeit, beispielsweise mit Wasser gekühlter Ladeluft - oder Abgaswärmetauscher, umfassend einen Stapel aus Wärmetauscherplatten, die spiegelbildlich zusammengefügt und am Randflansch und um ihre auf einer Linie liegenden Öffnungen so verbunden sind, daß sie Sammel-und Verteilerräume für ein erstes Mittel und dessen Strömungskanäle in sich einschließen sowie mit Sammelräumen, in denen die Strömungskanäle für das zweite Mittel münden.

[0002] Dieser Wärmetauscher, vorgesehen als Abgaswärmetauscher, ist aus EP 677 715 A1 bekannt. Schalenförmige Wärmetauscherplatten werden in diesem Dokument dann vorgesehen, wenn das Abgas mit Kühlluft gekühlt wird. In diesem Fall sind die durch die schalenförmigen Wärmetauscherplatten gebildeten Strömungskanäle für das Abgas auf Abstand angeordnet und in diesen Abständen befinden sich Lamellen die von der Kühlluft frei durchströmt werden. Ist hingegen die Kühlung mit einer Flüssigkeit, beispielsweise mit Kühlwasser, vorgesehen, dann werden die Strömungskanäle für beide Medien mittels nicht verformter Platten gebildet, die zwischen sich Stäbe oder Distanzstücke zur Bildung der Strömungskanäle aufweisen. Diese Bauweise kann als aufwendig angesehen werden, weil die Zahl der Einzelteile sehr hoch ist.

[0003] Aus JP 02 277920 ist ein wassergekühler Ladeluftkühler bekannt, der aus schalenförmigen Wärmetauscherplatten aufgebaut ist. Das Paket der Wärmetauscherplatten ist von einem Gehäuse eingeschlossen. Die Strömungskanäle für die Ladeluft sind jeweils durch zwei ein Paar bildende schalenförmige Wärmetauscherplatten gebildet, bzw, jeder Strömungskanal für die Ladeluft ist von einem Paar eingeschlossen. Zwischen den Paaren sind Abstände vorhanden, die Strömungskanäle für das Kühlwasser darstellen. (Die Wärmetauscherplatten haben insofern eine gewisse Ähnlichkeit mit denen im zuerst genannten Dokument. ) Die Strömungskanäle für Kühlwasser sind nicht von den Wärmetauscherplatten eingeschlossen, sondern zum Gehäuse hin offen, so dass das Kühlwasser zwischen den erwähnten Abständen aber auch zwischen den Wärmetauscherplatten und dem Gehäuse strömen kann. Wärmetauscher mit einem Gehäuse besitzen ein höheres Gewicht und belegen etwas mehr Bauraum, was als nachteilig angesehen werden kann.

[0004] Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Wärmetauscher zur Kühlung des Gases mit einer Flüssigkeit auf einfache Art und Weise mit schalenförmigen Wärmetauscherplatten aufzubauen und dabei auf das äußere Gehäuse zu verzichten und die Zahl der Bauteile gering zu halten.

[0005] Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

[0006] Es ist vorgesehen, daß der Stapel schalenförmiger Wärmetauscherplatten getrennte Strömungskanäle für beide Mittel in sich einschließt, daß die Wärmetauscherplatten eine umlaufende Ausprägung aufweisen, die die Einlaß-und die Auslaßöffnung für das eine Mittel umfassen, daß die umlaufende Ausprägung der einen Wärmetauscherplatte mit der Ausprägung der nächsten Wärmetauscherplatte verbunden ist und beide innerhalb des von der umlaufenden Ausprägung eingeschlossenen Bereiches angeordneten parallelen Strömungskanäle voneinander und nach außen hin trennt und daß die Strömungskanäle für das andere Mittel außerhalb der umlaufenden Ausprägung in wenigstens einen Sammelraum münden.

[0007] Weil die umlaufende Ausprägung beide Arten Strömungskanäle auch nach außen hin abschottet, kann der erfindungsgemäße Wärmetauscher ohne äußeres Gehäuse ausgeführt werden und ist deshalb mit weniger Materialeinsatz bzw. leichter herstellbar. Im Vergleich mit Wärmetauschern, die in Stab-Platten-Bauweise aufgebaut sind, sind wesentlich weniger Einzelteile vorhanden, wodurch der Fertigungsprozeß vereinfacht wird. Die umlaufende Ausprägung wird in das Prägeoder Tiefziehwerkzeug eingearbeitet und erfordert keinen zusätzlichen Arbeitsgang bei der Plattenherstellung.

[0008] Die umlaufende Ausprägung weist eine geeignete Querschnittsform auf. Vorzugsweise ist sie etwa u-förmig ausgebildet und besitzt Abschnitte, die in der Nähe des Randes der Wärmetauscherplatten verlaufen und weitere Abschnitte, die die Wärmetauscherplatten kreuzen. Weil der Basisabschnitt der u-förmigen Ausprägung beim Stapeln der Wärmetauscherplatten mit demselben Basisabschnitt der nächsten Wärmetauscherplatte zur Anlage kommt, werden jeweils horizontale, d. h. parallel zu der Ebene der Wärmetauscherplatten verlaufende Verbindungsflächen zwischen den einzelnen Platten gebildet, die eine exzellente Lötverbindung ermöglichen.

[0009] Die Kreuzungsstelle beendet die einen Strömungskanäle. Die anderen Strömungs kanäle gehen jedoch über diese Kreuzungsstelle hinaus und münden vorzugsweise an beiden gegenüberliegenden Enden in den ihnen zugeordneten Sammelräumen. Selbstverständlich gibt es Ausführungsformen mit nur an einem Ende angeordneten Sammelkasten, mit Trennwand, Einlaß und Auslaß und am anderen Ende angeordneten Umlenkkasten.

[0010] Die Sammelräume können einen Rohrboden aufweisen, der dem Querschnitt der Strömungskanäle angepaßte Öffnungen aufweist, oder die Strömungskanäle können an den Enden aufgeweitet und an den Längswänden verbunden sein, wodurch die an sich bekannte Ausführung ohne Verwendung von Rohrböden realisiert werden kann.

[0011] In Abhängigkeit von der Lage der Anschlüsse können sowohl baugleiche Wärmetauscherplatten Anwendung finden, was sehr vorteilhaft ist, es kann aber auch erforderlich sein, den Stapel mit zwei verschiedenen Sätzen von Wärmetauscherplatten zu bilden.

[0012] Der Sammel-und der Verteilerraum werden vorzugsweise durch topfartige Vertiefungen um die Öffnungen herum in den aufeinandergestapelten Wärmetauscherplatten ausgebildet, wie das an und für sich bekannt ist. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegen jedoch auch Hülsen, die anstelle der topfartigen Vertiefungen eingesetzt werden können.

[0013] Vorzugsweise besitzen die Strömungskanäle für das flüssige Kühlmittel Abstütznoppen, die mit ebensolchen Noppen der benachbarten Platte verbunden sind. Diese Noppen kann man jedoch ebenfalls durch Inneneinsätze ersetzen. Inneneinsätze sind vorzugsweise in den Strömungskanälen für das Gas angeordnet. Die Form der Inneneinsätze ist abhängig von dem jeweiligen Einsatzfall. Soll Abgas gekühlt werden, wird man sich für Inneneinsätze entscheiden, an denen sich möglichst wenig Ablagerungen bilden können, die also glatte Oberflächen haben. Bei Ladeluft können Inneneinsätze vorgesehen werden, die für mehr Turbulenz und noch besseren Wärmeaustausch sorgen.

[0014] Die Inneneinsätze sind bei einer anderen erfinderischen Ausführungsform vollständig weggelassen worden. Dafür wurden die Wärmetauscherplatten mit alternierend angeordneten ersten und zweiten Sicken ausgestattet. Die zweiten Sicken können Unterbrechungen aufweisen, so daß lediglich in einer Reihe liegende Abstütznoppen übrigbleiben.

[0015] Eine erfinderische Ausführungsform besitzt ferner Abdeckplatten, die für sehr flexible Anschlußlagen der Stutzen sorgen, weil sich die Stutzen an beliebigen Stellen der Anschlußplatten befinden können.

[0016] Nachfolgend wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele erläutert, wozu auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird.

Fig. 1

Draufsicht auf einen Abgaswärmetauscher

Fig. 1a

Schnitt am Längsrand in Fig. 1

Fig. 1b

Schnitt im Kreuzungsbereich in Fig. 1

Fig. 1c

Schnitt durch die Abgaskanäle in Fig. 1

Fig. 2

Seitenansicht eines Abgaswärmetauschers

Fig. 3

Schnitt C-C in Fig. 1

Fig. 4

Vorderansicht von Fig. 1

Fig. 5

Draufsicht einer anderen Ausführungsform

Fig. 6

Schnitt A - A in Fig. 5

Fig. 7

Draufsicht einer dritten Ausführungsform

Fig. 8

Schnitt A-A in Fig. 7

Fig. 9

Schnitt B-B in Fig. 7

[0017] Der Abgaswärmetauscher besteht aus einem geeigneten Edelstahl. Sämtliche Verbindungen zwischen den Einzelteilen des Abgaswärmetauschers werden vorzugsweise durch Löten hergestellt.

[0018] Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, die eine Draufsicht ohne Abdeckplatte 22 zeigt, sind der Sammelraum 4 und der Verteilerraum 4 an gegenüberliegenden Seiten 12 des Abgaswärmetauschers in überkragenden Bereichen 13 angeordnet. Aus diesem Grund sind hier zwei Arten Wärmetauscherplatten 1 erforderlich, um die Strömungskanäle 5 und 7 zu bilden. Die Strömungskanäle 5 sind für Wasser W vorgesehen und die Strömungskanäle 7 für Abgas G. Die Wärmetauscherplatten 1 sind paarweise an ihren umlaufenden Rändern 2 verbunden. Außerdem sind sie an ihren umlaufenden Ausprägungen 8 verbunden, die in der Draufsicht als eine dicke Linie dargestellt worden ist und die einen Bereich des Abgaswärmetauschers umfaßt, der kleiner ist, als die Gesamtfläche der Wärmetauscherplatten 1 bzw. kleiner als der von dem Rand 10 eingeschlossene Bereich. Der von der umlaufenden Ausprägung 8 umschlossene Bereich schließt die Einlaßöffnungen 3 und die Auslaßöffnungen 3 für das Kühlwasser ein und besteht aus in der Nähe des Randes 10 verlaufenden Abschnitten 9 und aus Abschnitten 11, die die Wärmetauscherplatten 1 kreuzen. Diese Kreuzung kann in einem beliebigen Winkel zur Längsachse der Wärmetauscherplatten 1 verlaufen und ist in Fig. 1 senkrecht zur Längsachse angeordnet. Die umlaufende Ausprägung 8 ist hier u-förmigindieWärmetauscherplatten1eingeprägt, wiedieskizzenhaften Fig. 1a und 1b zeigen. Die Fig. 1b zeigt ferner, daß die Strömungskanäle 5 für das Kühlwasser W an der umlaufenden Ausprägung 8 enden, jedoch die Strömungskanäle 7 für das Abgas G bis in den Sammelraum 6 bzw. in den Rohrboden 15 weitergeführt sind. Die Skizze 1c zeigt den Querschnitt der Strömungskanäle 7 in diesem Bereich. In den Strömungskanälen 7 befinden sich Inneneinsätze 17, die sich über die Gesamtlänge der Strömungskanäle 7 erstrecken, auch wenn sie in Fig. 1a nicht eingezeichnet worden sind. Dort wo die umlaufenden Ausprägungen 8 zweier Wärmetauscherplatten 1 miteinander verbunden sind, ist sowohl der Strömungskanal 5 vom Strömungskanal 7 abgeschottet, als auch beide Kanäle 5 und 7 nach außen hin, so daß kein äußeres Gehäuse den Stapel der Wärmetauscherplatten 1 umschließen muß. Die Fig. 1c zeigt, daß die Strömungskanäle 7 je zwei Längswände 16 aufweisen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel hat der Rohrboden 15 einzelne Öffnungen, die dem Querschnitt der Strömungskanäle 7 entsprechen, um dieselben aufnehmen zu können. In einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Enden der Strömungskanäle 7 aufgeweitet, so daß die Längswände 16 der benachbarten Kanäle 7 miteinander verbunden werden können, wodurch der Rohrboden 15 entfallen kann, weil direkt im Sammelraum 6 eine Öffnung vorhanden ist, die sämtliche Strömungskanäle 7 aufnehmen kann.

[0019] Auf der obersten Wärmetauscherplatte der Fig. 1 sind Noppen 20 eingezeichnet worden. Diese Noppen 20 sind auch in Fig. 3 zu finden, die den Schnitt C - C aus Fig. 1 zeigt, mit dem Unterschied, daß im Schnitt C - C die Abdeckplatte 22 eingezeichnet wurde, die einen Raum 24 zur ersten Wärmetauscherplatte 1 hin eingrenzt. Die Noppen 20 erstrecken sich in den Strömungskanal 5, in dem Wasser W strömt. Die Noppen 20 der einen Wärmetauscherplatte 1 sind mit den Noppen 20 der nächsten Wärmetauscherplatte 1 verbunden. Aus der Fig. 3 geht außerdem die Ausbildung der Sammel-oder Verteilerräume 4 hervor. Um die Öffnungen 3 herum sind in den Wärmetauscherplatten 1 topfartige Vertiefungen 14 angeformt, die auf einer vertikalen Linie liegend den Sammel-und den Verteilerraum 4 ausbilden, der in Verbindung mit den Strömungskanälen 5 ist, so daß das Wasser W gemäß den eingezeichneten Strömungspfeilen fließen kann. Die Ausbildung der Ränder 2 mit der umlaufenden Ausprägung 8 im Bereich der Sammel-und Verteilerräume 4 kann ebenfalls aus Fig. 3 entnommen werden. Die Abdeckplatte 22 ermöglicht es, die Lage der Anschlußstutzen 19 für das Wasser W frei wählen zu können und zwar an einer beliebigen Stelle an der gesamten Platte 22.

[0020] Die Fig. 4 zeigt eine Ansicht aus Richtung des einen Sammelraumes 6 für das Abgas G. Zu erkennen ist ein Teil des Rohrbodens 15, in dem die Strömungskanäle 7 mit Inneneinsätzen 17 münden. Der Anschluß an die nicht gezeigte Abgasleitung kann hier mittels eines Spannringes 21 vorgenommen werden. Die Befestigung des Abgaswärmetauschers, beispielsweise in einem Fahrzeug, erfolgt durch geeignete Halterungen 23

[0021] Die in der Fig. 2 dargestellte Seitenansicht des Abgaswärmetauschers zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel, bei dem die Ein-und Auslaßstutzen 19 für das Wasser W an einer gemeinsamen Seite 12 des Abgaswärmetauschers angeordnet worden sind, in der Zeichnung an der nicht gezeigten Rückseite. Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß alle Wärmetauscherplatten 1 gleich gestaltet sein können. Aus dieser Seitenansicht geht der Bereich B hervor, der von der umlaufenden Ausprägung 8 bestimmt wird. Innerhalb dieses Bereiches B laufen die Strömungskanäle 5 und 7 parallel. Außerhalb dieses Bereiches münden die Strömungskanäle 7 in den Sammelräumen 6. Die Strömungskanäle 5 enden dort, wo die umlaufende Ausprägung 8 die Wärmetauscherplatten 1 kreuzt.

[0022] Die Fig. 5 bis 9 zeigen zwei andere Ausführungsformen bei denen auf Inneneinsätze 17 vollständig verzichtet worden ist. Dadurch ist die Zahl der Einzelteile geringer, mit der Folge, daß der Herstellungsprozeß einfacher gestaltet werden kann. Die Draufsichten in den Fig. 5 und 7 wurden jeweils ohne Abdeckplatte 22 gezeichnet. Die Wärmetauscherplatten 1 sind mit einer wellenförmigen Wandung versehen, die durch alternierende Längssicken 25 und 26 realisiert worden sind. Die in den Fig. 5 und 6 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform der Fig. 7 bis 9 dadurch, daß die erstgenannte Ausführungsform keine durchgehenden ersten Sicken 25 aufweist. Diese Sicken 25 sind durch in einer Reihe angeordnete Abstütznoppen 20 ersetzt worden. Dadurch ist der Strömungswiderstand für das Kühlwasser W in den Kanälen 5 reduziert worden. In Fig. 5 ist durch Strömungspfeile deutlich gemacht worden, daß das Wasser leichter ein-und ausströmen kann, wie ein Vergleich mit der Fig. 7 zeigt. Ein weiterer Unterschied zwischen diesen beiden Ausführungsformen besteht in der Anordnung der Sammel-und Verteilerräume 4. Die Fig. 5 und 6 zeigen keine auskragenden Bereiche 13 der Wärmetauscherplatten 1. Die Sammel-und Verteilerräume 4 sind innerhalb der rechteckigen Grundform der Wärmetauscherplatten 1 angeordnet. In den Fig. 7 bis 9 sind auskragende Bereiche 13 vorgesehen, in denen sich die Sammel-und Verteilerräume 4 befinden. Die zuletzt beschriebenen beiden Ausführungsformen erlauben eine noch kompaktere Bauweise des Abgaswärmetauschers.

Bezugszeichenliste

[0023] 

1

Wärmetauscherplatten

2

Randflansch

3

Öffnungen in Platten

4

Sammelräume und Verteilerräume

5

Strömungskanäle für Wasser

6

Sammelräume für Abgas

7

Strömungskanäle für Abgas

8

umlaufende Ausprägung

9

Abschnitt der umlaufenmden Ausprägung

10

Rand

11

anderer Abschnitt von 8

12

eine Seite des Wärmetauschers

13

auskragender Bereich

14

topfartige Vertiefung

15

Rohrböden

16

Längswände

17

Inneneinsätze

18 19

Anschlußstutzen

20

Noppen

21

Spannring

22

Abdeckplatte

23

Halterung

24

Raum

25

1. Sicken

26

2. Sicken

B

Bereich

G

Abgas

W

Wasser

Ansprüche

1. Wärmetauscher für den Wärmeaustausch zwischen einem Gas und einer Flüssigkeit, beispielsweise mit Wasser gekühlter Ladeluft - oder Abgaswärmetauscher, umfassend einen Stapel aus Wärmetauscherplatten (1), die spiegelbildlich zusammengefügt und am Randflansch (2) und um ihre auf einer Linie liegenden Öffnungen (3) so verbunden sind, daß sie Sammel - und Verteilerräume (4) für ein erstes Mittel und dessen horizontale Strömungskanäle (5) in sich einschließen, sowie mit Sammelräumen (6), in denen die Strömungskanäle (7) für das zweite Mittel münden,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Stapel aus schalenförmigen Wärmetauscherplatten (1) besteht, der getrennte Strömungskanäle (7) für das zweite Mittel in sich einschließt,
wobei die Wärmetauscherplatten (1) eine umlaufende Ausprägung (8) aufweisen, die Abschnitte (9) in der Nähe des Randes (10) der Wärmetauscherplatten (1) besitzt und Abschnitte (11), die die Wärmetauscherplatten (1) kreuzen und die wenigstens die Einlaß-und die Auslaßöffnung (3) für das erste Mittel umfassen,
wobei die umlaufende Ausprägung (8) der einen Wärmetauscherplatte (1) mit der Ausprägung (8) der nächsten Wärmetauscherplatte (1) verbunden ist, so dass ein Bereich (B) der Wärmetauscherplatten (1) von der umlaufenden Ausprägung (8) eingeschlossen ist;
innerhalb des Bereiches (B) die Strömungskanäle (5 und 7) für beide Mittel parallel zueinander angeordnet sind;
die umlaufende Ausprägung (8) beide Strömungskanäle (5, 7) strömungstechnisch voneinander und nach außen hin trennt;
die Strömungskanäle (7) für das zweite Mittel außerhalb der umlaufenden Ausprägung (8) in wenigstens einen Sammelraum (6) münden.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die umlaufende Ausprägung (8) eine Querschnittsform aufweist, die vorzugsweise etwa u-förmig ausgebildet ist.

3. Wärmetauscher nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Wärmetauscherplatten (1) gleich sind und der Sammel-und der Verteilerraum (4) für das eine Mittel an der gleichen Seite (12) des Wärmetauschers angeordnet sind.

4. Wärmetauscher nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Arten Wärmetauscherplatten (1) vorgesehen sind und der Sammelraum (4) an einer Seite (12) und der Verteilerraum (4) an der gegenüberliegenden Seite (12) des Wärmetauschers angeordnet sind.

5. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammel-und der Verteilerraum (4) innerhalb des Bereiches (B) beider Strömungskanäle (5; 7) angeordnet sind.

6. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammel-und der Verteilerraum (4) außerhalb des Bereiches (B) beider Strömungskanäle (5; 7) in auskragenden Bereichen (13) angeordnet sind.

7. Wärmetauscher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammel-und der Verteilerraum (4) durch in die Wärmetauscherplatten (1), um die Öffnungen (3) herum, eingeprägte topfartige Vertiefungen (14) gebildet sind, die mit den topfartigen Vertiefungen (14) der folgenden Wärmetauscherplatte (1) verbunden sind.

8. Wärmetauscher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungskanäle (7) für das andere Mittel in Rohrböden (15) münden, deren Öffnungen dem Querschnitt der Strömungskanäle (7) angepaßt sind, um dieselben in sich aufzunehmen und mit Sammelräumen (6) an den Rohrböden (15).

9. Wärmetauscher nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Strömungskanäle (7) für das andere Mittel derart umgeformt sind, daß ihre Längswände (16) aneinanderliegen und dicht zu verbinden sind und daß die Strömungskanäle (7) ohne Rohrboden (15) in einer Öffnung der Sammelräume (6) münden.

10. Wärmetauscher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in die Wärmetauscherplatten (1) Abstütznoppen (20) eingeprägt sind, die mit den Abstütznoppen (20) der benachbarten Platte (1) verbunden sind und deren Höhe gleich der Höhe der umlaufenden Ausprägung (8) ist und daß der die Abstütznoppen (20) aufweisende Strömungskanal (5) für die Kühlflüssigkeit vorgesehen ist.

11. Wärmetauscher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungskanäle (7) für das Gas Inneneinsätze (17) aufweisen.

12. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß beide Strömungskanäle (5, 7) frei von Inneneinsätzen (17) sind und die Wärmetauscherplatten (1) mit längsverlaufenden Sicken (25; 26) versehen sind, die, in Querrichtung gesehen, alternieren, so daß sich beim Stapeln der Wärmetauscherplatten (1) Strömungskanäle (5, 7) mit einer wellenförmigen Wandung herausbilden, derart, daß sich jede zweite Sicke (25) mit jeder zweiten Sicke (25) der benachbarten Wärmetauscherplatte (1) berührt und verbunden ist, wodurch die Strömungskanäle (5) für das eine Mittel, vorzugsweise für das Kühlwasser gebildet sind
und daß jede erste Sicke (26) der Wärmetauscherplatte (1) mit jeder ersten Sicke (26) der benachbarten Wärmetauscherplatte (1) den benachbarten Strömungskanal (7) für das andere Mittel, vorzugsweise für das Abgas, bildet, wobei die gegenüberliegenden ersten Sicken (26) den Strömungskanal (7) jeweils einengen sich aber nicht berühren.

13. Wärmetauscher nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Sickenhöhe jeder zweiten Sicke (25) identisch mit der Höhe der umlaufenden Ausprägung (8) ist und die jeweils zweiten Sicken entweder über die Länge des von der umlaufenden Ausprägung (8) eingeschlossenen Bereiches (B) der Wärmetauscherplatten (1) durchlaufen oder unterbrochen sind und lediglich einzelne in Reihe liegende Abstütznoppen (20) bilden.

14. Wärmetauscher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stapel der Wärmetauscherplatten (1) eine Abdeckplatte (22) aufweist, die zur obersten Wärmetauscherplatte (1) des Stapels hin einen Raum (24) für das flüssige Kühlmittel ausbildet und die der Flexibilität der Anschlußlage dient, indem sie mindestens einen Anschlußstutzen (19) an beliebiger Stelle aufweist.

Claims

1. Heat exchanger for the exchange of heat between a gas and a liquid, for example a charge-air heat exchanger or an exhaust-gas heat exchanger cooled with water, the heat exchanger comprising a stack of heat-exchanger plates (1) which are joined together in a mirror-inverted manner and are connected at the edge flange (2) and about their openings (3), which lie in a line, in such a manner that they comprise collecting and distributing chambers (4) for a first medium and its horizontal flow ducts (5), and also having collecting chambers (6) into which the flow ducts (7) for the second medium open,
characterized in that
the stack consists of shell-shaped heat-exchanger plates (1) and encloses separate flow ducts (7) for the second medium, the heat-exchanger plates (1) having an encircling embossed area (8) which has sections (9) in the vicinity of the edge (10) of the heat-exchanger plates (1) and sections (11) which cross the heat-exchanger plates (1) and which at least contain the inlet opening and the outlet opening (3) for the first medium, the encircling embossed area (8) of the one heat-exchanger plate (1) being connected to the embossed area (8) of the next heat-exchanger plate (1), with the result that a region (B) of the heat-exchanger plates (1) is enclosed by the encircling embossed area (8);
the flow ducts (5 and 7) for the two media being arranged parallel to each other within the region (B);
the encircling embossed area (8) separating the two flow ducts (5, 7) fluidically from each other and from the outside;
the flow ducts (7) for the second medium opening outside the encircling embossed area (8) into at least one connecting chamber (6).

2. Heat exchanger according to Claim 1, characterized in that the encircling embossed area (8) has a cross-sectional shape which is preferably of approximately u-shaped design.

3. Heat exchanger according to Claims 1 and 2, characterized in that all of the heat-exchanger plates (1) are identical, and the collecting space and the distributing space (4) for the one medium are arranged on the same side (12) of the heat exchanger.

4. Heat exchanger according to Claims 1 and 2, characterized in that two types of heat-exchanger plates (1) are provided, and the collecting chamber (4) is arranged on one side (12) of the heat exchanger and the distributing chamber (4) is arranged on the opposite side (12) thereof.

5. Heat exchanger according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the collecting chamber and the distributing chamber (4) are arranged within the region (B) of the two flow ducts (5; 7).

6. Heat exchanger according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the collecting chamber and the distributing chamber (4) are arranged in protruding regions (13) outside the region (B) of the two flow ducts (5; 7).

7. Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the collecting chamber and the distributing chamber (4) are formed by cup-like depressions (14) which are impressed into the heat-exchanger plates (1), around the openings (3), and are connected to the cup-like depressions (14) of the following heat-exchanger plate (1).

8. Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the flow ducts (7) for the other medium open into tube bottoms (15), the openings of which are matched to the cross section of the flow ducts (7) in order to accommodate the latter within them, and having collecting chambers (6) on the tube bottoms (15).

9. Heat exchanger according to one of the preceding Claims 1 to 7, characterized in that the ends of the flow ducts (7) for the other medium are formed in such a manner that their longitudinal walls (16) bear against one another and are to be connected in a tight-fitting manner and in that the flow ducts (7) without tube bottoms (15) open into an opening in the collecting chambers (6).

10. Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that supporting knobs (20) are impressed into the heat-exchanger plates (1), the said supporting knobs being connected to the supporting knobs (20) of the adjacent plate (1) and their height being identical to the height of the encircling embossed area (8), and in that the flows duct (5) having the supporting knobs (20) is intended for the cooling liquid.

11. Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the flow ducts (7) for the gas have internal inserts (17).

12. Heat exchanger according to one of Claims 1 to 9, characterized in that the two flow ducts (5, 7) are free from internal inserts (17) and the heat-exchanger plates (1) are provided with beads (25; 26) which run longitudinally and alternate, as seen in the transverse direction, with the result that when the heat-exchanger plates (1) are stacked flow ducts (5, 7) having a wavy wall are formed in such a manner that every second bead (25) is in contact with, and connected to, every second bead (25) of the adjacent heat-exchanger plate (1), which results in the formation of the flow ducts (5) for the one medium, preferably for the cooling water, and in such a manner that every first bead (26) of the heat-exchanger plate (1) together with every first bead (26) of the adjacent heat-exchanger plate (1) forms the adjacent flow duct (7) for the other medium, preferably for the exhaust gas, the opposite, first beads (26) in each case constricting the flow duct (7), but not being in contact with one another.

13. Heat exchanger according to Claim 12, characterized in that the bead height of every second bead (25) is identical to the height of the encircling embossed area (8) and the second beads in each case are either continuous over the length of that region (B) of the heat-exchanger plates (1) which is enclosed by the encircling embossed area (8) or are interrupted and merely form individual supporting knobs (20) lying in a row.

14. Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the stack of heat-exchanger plates (1) has a covering plate (22) which, towards the uppermost heat-exchanger plate (1) of the stack, forms a chamber (24) for the liquid cooling medium and which is used for the flexibility of the connecting position by having at least one connecting branch (19) at any desired point.

Revendications

1. Echangeur de chaleur pour l'échange de chaleur entre un gaz et un liquide, par exemple de l'air de charge refroidi avec de l'eau - ou échangeur de chaleur à gaz d'échappement, comprenant un empilement de plaques d'échangeur de chaleur (1) qui sont assemblées de manière inversée et qui sont raccordées au niveau de la bride périphérique (2) et autour de leurs ouvertures (3) alignées, de telle sorte qu'elles renferment en elles des espaces collecteurs et de distribution (4) pour un premier milieu et ses canaux d'écoulement horizontaux (5), ainsi que des espaces collecteurs (6), dans lesquels débouchent les canaux d'écoulement (7) pour le deuxième milieu,
caractérisé en ce que l'empilement se compose de plaques d'échangeur de chaleur (1) en forme de coques, qui renferment en elles des canaux d'écoulement séparés (7) pour le deuxième milieu, les plaques d'échangeur de chaleur (1) présentant une empreinte périphérique (8) qui possède des sections (9) à proximité du bord (10) des plaques d'échangeur de chaleur (1) et des sections (11) qui croisent les plaques d'échangeur de chaleur (1) et qui comprennent au moins l'ouverture d'entrée et l'ouverture de sortie (3) pour le premier milieu, l'empreinte périphérique (8) d'une plaque d'échangeur de chaleur (1) étant raccordée à l'empreinte (8) de la plaque d'échangeur de chaleur suivante (1), de sorte qu'une zone (B) des plaques d'échangeur de chaleur (1) soit entourée par l'empreinte périphérique (8) ;
à l'intérieur de la zone (B) sont disposés parallèlement les uns aux autres les canaux d'écoulement (5 et 7) pour les deux milieux ;
l'empreinte périphérique (8) sépare les deux canaux d'écoulement (5, 7) l'un de l'autre du point de vue de la technique des fluides et vers l'extérieur ;
les canaux d'écoulement (7) pour le deuxième milieu débouchent en dehors de l'empreinte périphérique (8) dans au moins un espace collecteur (6).

2. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'empreinte périphérique (8) présente une forme en section transversale qui est de préférence approximativement en forme de U.

3. Echangeur de chaleur selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que toutes les plaques d'échangeur de chaleur (1) sont identiques et que l'espace collecteur et l'espace de distribution (4) pour un milieu sont disposés du même côté (12) de l'échangeur de chaleur.

4. Echangeur de chaleur selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il est prévu deux types de plaques d'échangeur de chaleur (1) et l'espace collecteur (4) est disposé d'un côté (12) et l'espace de distribution (4) est disposé de l'autre côté (12) de l'échangeur de chaleur.

5. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'espace collecteur et l'espace de distribution (4) sont disposés à l'intérieur de la zone (B) des deux canaux d'écoulement (5 ; 7).

6. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'espace collecteur et l'espace de distribution (4) sont disposés en dehors de la zone (B) des deux canaux d'écoulement (5 ; 7) dans des zones en saillie (13).

7. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'espace collecteur et l'espace de distribution (4) sont formés par des renfoncements en forme de pot (14) réalisés par impression, tout autour des ouvertures (3) dans les plaques d'échangeur de chaleur, qui sont raccordés aux renfoncements en forme de pot (14) de la plaque d'échangeur de chaleur (1) suivante.

8. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les canaux d'écoulement (7) pour l'autre milieu débouchent dans des plaques tubulaires (15) dont les ouvertures sont adaptées à la section transversale des canaux d'écoulement (7), afin de recevoir ceux-ci et avec des espaces collecteurs (6) au niveau des plaques tubulaires (15).

9. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 7, caractérisé en ce que les extrémités des canaux d'écoulement (7) pour l'autre milieu sont formées de telle sorte que leurs parois longitudinales (16) reposent les unes contre les autres et doivent être raccordées de manière serrée, et en ce que les canaux d'écoulement (7) sans plaques tubulaires (15) débouchent dans une ouverture des espaces collecteurs (6).

10. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que des noppes de support (20) sont formées par impression dans les plaques d'échangeur de chaleur (1), lesquelles sont raccordées aux noppes de support (20) de la plaque voisine (1) et dont la hauteur est égale à la hauteur de l'empreinte périphérique (8) et en ce que le canal d'écoulement (5) présentant les noppes de support (20) est prévu pour le liquide de refroidissement.

11. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les canaux d'écoulement (7) pour le gaz présentent des pièces internes (17).

12. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les deux canaux d'écoulement (5, 7) sont exempts de pièces internes (17) et les plaques d'échangeur de chaleur (1) sont pourvues de moulures longitudinales (25 ; 26), qui, vues dans la direction transversale, alternent, de sorte que lors de l'empilage des plaques d'échangeur de chaleur (1), il se forme des canaux d'écoulement (5, 7) avec une paroi de forme ondulée, de telle sorte que chaque deuxième moulure (25) vienne en contact et soit raccordée avec chaque deuxième moulure (25) de la plaque d'échangeur de chaleur voisine (1), en formant ainsi les canaux d'écoulement (5) pour un milieu, de préférence pour l'eau de refroidissement et en ce que chaque première moulure (26) de la plaque d'échangeur de chaleur (1) forme, avec chaque première moulure (26) de la plaque d'échangeur de chaleur voisine (1), le canal d'écoulement voisin (7) pour l'autre milieu, de préférence pour le gaz d'échappement, les premières moulures (26) en regard resserrant chacune le canal d'écoulement (7) mais ne se touchant pas.

13. Echangeur de chaleur selon la revendication 12, caractérisé en ce que la hauteur des moulures de chaque deuxième moulure (25) est identique à la hauteur de l'empreinte périphérique (8) et les deuxièmes moulures respectives soit s'étendent sur la longueur de la zone (B) des plaques d'échangeur de chaleur (1) renfermée par l'empreinte périphérique (8) soit sont interrompues et forment seulement des noppes de support (20) individuelles alignées.

14. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'empilement des plaques d'échangeur de chaleur (1) présente une plaque de recouvrement (22) qui constitue, vers la plaque d'échangeur de chaleur (1) supérieure de l'empilement, un espace (24) pour le milieu de refroidissement liquide et qui sert à la flexibilité de la partie de raccordement, en ce qu'elle présente au moins un raccord (19) en un point quelconque.

Zeichnung