DE202004011489U1

DE202004011489U1 - Heat exchanger especially for turbocharged IC engine has pairs of parallel plates linked by edge profile strips with improved aerodynamic shapes

Info

Publication number: DE202004011489U1
Application number: DE200420011489
Authority: DE
Original assignee: Autokuehler GmbH and Co KG
Current assignee: Autokuehler GmbH and Co KG
Priority date: 2004-07-20
Filing date: 2004-07-20
Publication date: 2005-12-08
Anticipated expiration: 2014-07-21

Abstract

A heavy duty heat exchanger, e.g. for cooling compressed air for turbocharged IC engines, has pairs of parallel plates (2) linked by profiled edge strips (3) on two sides to form coolant ducts with a flow at right angles to the airflow. The shanks of the profiled strips have a flush fitting with the outsides of the plates to provide a good aerodynamic flow pattern for the air which is ducted between the pairs of plates. The airflow ducts and the coolant ducts are fitted with spacer strips and the airflow is ducted between collection chambers (7, 8).

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher mit einer Mehrzahl von übereinander angeordneten ersten Durchgängen für ein Kühlmedium und zwischen diesen angeordneten, an ihren Enden mit Sammelkästen versehenen zweiten Durchgängen für ein zu kühlendes Medium, wobei die ersten und zweiten Durchgänge jeweils durch Platten und diese auf Abstand haltende, längs der seitlichen Ränder der Platten erstreckte, erste und zweite Blockprofile gebildet sind und wobei die die ersten Durchgänge begrenzenden ersten Blockprofile im wesentlichen senkrecht zu den die zweiten Durchgänge begrenzenden zweiten Blockprofilen angeordnet sind.The The invention relates to a heat exchanger with a plurality of one above the other arranged first passes for a cooling medium and arranged between them, provided with collecting boxes at their ends second passes for a to be cooled Medium, wherein the first and second passages respectively through plates and these at a distance, longitudinally the lateral edges the plates extended, first and second block profiles are formed and being the first passages delimiting first block profiles substantially perpendicular to the the second passes limiting second block profiles are arranged.

Wärmeaustauscher dieser Art werden z. B. bei Ladeluftkühlern von Kraftfahrzeugen dazu benötigt, die auf Temperaturen von über 200°C erhitzte, die zweiten Durchgänge durchströmende Ladeluft mit Hilfe eines die ersten Durchgänge durchströmenden Kühlmittels in Form von Wasser oder Luft abzukühlen. Daneben sind Wärmeaustauschernetze bekannt ( EP 0 521 298 A2 ), die in Luft/Luft-Wärmeaustauschern angewendet werden und z. B. dem Zweck dienen, von einem Kompressor erzeugte und stark erhitzte Druckluft vor ihrer Zuführung zu einem Kältetrockner mit auf Atmosphärentemperatur befindlicher Luft abzukühlen. Auch Anwendungen mit Flüssigkeiten als heißes Medium sind denkbar. Wegen der hohen Temperaturen unterliegen derartige Wärmeaustauscher erheblichen thermischen und mechanischen Belastungen, insbesondere wenn sie nur vom kalten Medium permanent durchströmt werden, während das heiße Medium in Abhängigkeit vom Bedarf intermittierend zugeführt und dazu der Zustrom des heißen Mediums z. B. mit Schaltfrequenzen von mehreren Umschaltungen pro Minute zu- bzw. abgeschaltet wird. Eine Folge davon ist nämlich, daß vor allem die das heiße Medium führenden Durchgänge im Bereich ihrer Einströmenden ständig wechselnden Temperatursprüngen ausgesetzt sind, die unerwünschte Materialdehnungen bzw. -stauchungen der beteiligten, durch Löten zu einem starren Block miteinander verbundenen Komponenten bewirken. Das führt nach vergleichsweise kurzer Betriebsdauer zu Rissen im Wärmeaustauschernetz, insbesondere im Bereich der Lötnähte, und damit zu Leistungsminderungen oder zum Ausfall.Heat exchangers of this type are z. As required for intercoolers of motor vehicles to cool the heated to temperatures of about 200 ° C, the second passages flowing through the charge air with the aid of a first passages flowing coolant in the form of water or air. In addition, heat exchange networks are known ( EP 0 521 298 A2 ), which are used in air / air heat exchangers and z. B. serve the purpose of cooled by a compressor and highly heated compressed air before being supplied to a refrigerant dryer with air at atmospheric temperature. Also applications with liquids as a hot medium are conceivable. Because of the high temperatures such heat exchangers are subject to considerable thermal and mechanical loads, especially if they are only constantly flowed through by the cold medium, while the hot medium is supplied intermittently depending on the needs and in addition the influx of the hot medium z. B. with switching frequencies of several switching per minute on or off. One consequence of this is that, in particular, the passages leading the hot medium in the region of their inflow ends are subjected to constantly changing temperature jumps which cause undesired material expansions or compressions of the components connected together by soldering to form a rigid block. This leads after a relatively short period of operation to cracks in the heat exchanger network, especially in the field of solder joints, and thus to reductions in performance or failure.

Zur Vermeidung dieses Nachteils ist es bekannt ( US 4 934 455 , DE 196 51 625 A1 , DE 202 08 748U1 ) bei Platten-Wärmeaustauschern der oben angegebenen Gattung die ersten Blockprofile an ihren Innenseiten, die den ersten, für das Kühlmedium bestimmten Durchgängen zugewandt sind, mit speziellen Profilierungen zu versehen bzw. insgesamt als Lochprofile auszubilden. Ein dadurch erzielter Vorteil besteht darin, daß die Blockprofile als Ganzes flexibel ausgebildet sind, plötzliche Querschnittssprünge vermieden werden und Kräfte und Spannungen senkrecht zu den Flußrichtungen aufgenommen werden können, ohne daß es zu Rissen in den Lötnähten oder dergleichen kommt.To avoid this disadvantage, it is known ( US 4,934,455 . DE 196 51 625 A1 . DE 202 08 748U1 ) in plate heat exchangers of the type specified above, the first block profiles on their inner sides, which face the first, intended for the cooling medium passages to provide with special profiles or form a total of hole profiles. An advantage achieved thereby is that the block profiles are designed as a whole flexible, sudden cross-sectional jumps can be avoided and forces and voltages can be taken perpendicular to the flow directions, without causing cracks in the solder joints or the like.

Bei verschiedenen Anwendungszwecken ist es außerdem erwünscht, die zweiten Durchgänge derartiger Wärmeaustauscher mit vergleichsweise hohen Drücken von z. B. 2,6 bar und mehr und entsprechend großen Strömungsgeschwindigkeiten zu betreiben, beispielsweise wiederum bei ihrer Anwendung als Ladeluftkühler für Kraftfahrzeuge. Dabei hängt die bei der Durchströmung des Wärmeaustauschers bzw. der zweiten Durchgänge erzielbare Kühl- bzw. Wärmeaustauschleistung von dem insgesamt tolerierbaren Druckabfall ab. Da ein großer Teil der Druckverluste in den zweiten Durchgängen konstruktionsbedingt durch die Übergangsbereiche zwischen diesen und den Sammelkästen verursacht wird, sind die auf das Wärmeaustauschernetz selbst entfallenden und zur Erzielung der geforderten Wärmeaustauschleistungen nutzbaren Anteile des Druckabfalls begrenzt.at In addition, for various applications, it is desirable to have the second passes of such heat exchangers with comparatively high pressures from Z. B. 2.6 bar and more and operate correspondingly large flow velocities, for example, again when used as a charge air cooler for motor vehicles. It hangs the at the flow of the heat exchanger or the second passes achievable cooling or Heat exchange performance from the total tolerable pressure drop. Because a big part the pressure losses in the second passages by design the transition areas between these and the collection boxes caused are those attributable to the heat exchanger network itself and usable to achieve the required heat exchange performance Shares of pressure drop limited.

Bei aus Rohren hergestellten Wärmeaustauschern sind bereits zahlreiche Einrichtungen vorgeschlagen worden, die Druckverluste in den Übergangsbereichen zwischen den zweiten Durchgängen und den Sammelkästen weitgehend vermeiden und dadurch bewirken sollen, daß der längs des Wärmeaustauschers tolerierbare Druckabfall überwiegend in den Durchgängen des Wärmetauschernetzes genutzt werden kann. Es ist z. B. bekannt ( DE 198 57 435 A1 ), die Rohrenden des Wärmeaustauschernetzes mit Endstücken versehen, die auf der Innenseite des Bodenteils des Sammelkastens aus den zugeordneten Durchgängen herausragen und trichterförmig aufgeweitet sind. Um die dadurch geschaffenen Hindernisse für die Strömung bzw. die daraus resultierenden Druckverluste klein zu halten, ist dem Bodenteil ein mit Abdeckelementen versehenes Einlegeteil zugeordnet. Die Abdeckelemente sind dicht oberhalb der zwischen den Durchgängen liegenden Abschnitte des Bodenteils angeordnet und dienen zur Schaffung von die Rohrenden verlängernden Eintritts- oder Austrittsdüsen bzw. von zwischen den Rohrenden angeordneten, konvexen Strömungsleitelementen. Derartige Einlegeteile bringen zwar den Vorteil einer Reduzierung der Druckverluste in den Übergangsbereichen zwischen dem Sammelkasten und dem Wärmeaustauschernetz mit sich. Nachteilig am bekannten Wärmeaustauscher ist jedoch der Umstand, daß die Rohre an ihren Enden aufgeweitet werden müssen, was zumindest einen zusätzlichen Arbeitsgang erfordert. Dies gilt auch für andere bekannte, aus Rohren hergestellte Wärmeaustauscher [ DE 197 57 034 A1 (4), DE 101 14 078 A1 , EP 0798 531 B1 ], bei denen die Endstücke der Rohre nicht durch Einlegeteile abgedeckt, sondern glockenförmig so stark erweitert werden, daß sie sich gegenseitig berühren oder an speziellen Anlageflächen des Bodenteils anliegen. Außerdem hat sich gezeigt, daß die Druckverluste bei allen diesen Wärmeaustauschern zwar kleiner als beim Fehlen der beschriebenen Maßnahmen, aber immer noch nicht so klein sind, wie dies gerade im Fall von Ladeluftkühlern erwünscht wäre.In heat exchangers made of tubes numerous devices have been proposed to largely avoid pressure losses in the transition areas between the second passages and the manifolds and thereby cause the tolerable along the heat exchanger pressure drop can be used predominantly in the passages of the heat exchanger network. It is Z. B. known ( DE 198 57 435 A1 ), the pipe ends of the heat exchanger network provided with end pieces which protrude on the inside of the bottom part of the collecting tank from the associated passages and are flared funnel-shaped. In order to minimize the obstacles created thereby for the flow or the resulting pressure losses, the bottom part is associated with an insert provided with cover elements. The cover elements are arranged closely above the sections of the bottom part lying between the passages and serve to create inlet or outlet nozzles which extend the pipe ends or convex flow guide elements arranged between the pipe ends. Although such inserts bring the advantage of reducing the pressure losses in the transition areas between the collecting box and the heat exchanger network with it. A disadvantage of the known heat exchanger, however, is the fact that the tubes must be widened at their ends, which requires at least one additional operation. This also applies to other known heat exchangers produced from tubes [ DE 197 57 034 A1 ( 4 ) DE 101 14 078 A1 . EP 0798 531 B1 ], in which the end pieces of the tubes are not covered by inserts, but bell-shaped expanded so much that they are against touch each other or abut on special contact surfaces of the bottom part. In addition, it has been found that the pressure losses in all these heat exchangers, although smaller than in the absence of the measures described, but still not as small as would be desirable just in the case of intercoolers.

Bei anderen bekannten Wärmeaustauschern [ DE 197 57 034 A1 (2 und 3), EP 0 990 868 B1 ] wird das Bodenteil im Bereich seiner Durchgänge mit dem Wärmeaustauschernetz zugewandten Kragen oder Einfassungen versehen, damit die Rohrenden in diesen Kragen zu liegen kommen und nicht über das Bodenteil hinaus in den Sammelkasten ragen. Eine wesentliche Reduzierung des Druckabfalls in den genannten Übergangsbereichen ist dadurch aber kaum möglich, weil die Stirnfläche der Rohrenden und die zwischen diesen befindlichen flachen Abschnitte des Bodenteils auch weiterhin beträchtlich zu den unerwünschten Druckverlusten beitragen.In other known heat exchangers [ DE 197 57 034 A1 ( 2 and 3 ) EP 0 990 868 B1 ], the bottom part is provided in the region of its passages with the heat exchanger network facing collar or borders, so that the pipe ends come to rest in this collar and do not protrude beyond the bottom part out into the collection box. However, a substantial reduction of the pressure drop in said transition areas is hardly possible because the end face of the tube ends and the flat portions of the bottom part between them continue to contribute significantly to the undesirable pressure losses.

Nachteilig an diesen Vorschlägen ist außerdem, daß sie anschließlich aus Rohren, aber keine aus Platten und Blockprofilen und damit preisgünstig herstellbare Wärmeaustauscher betreffen.adversely on these proposals is also that she anschließlich made of pipes, but none of plates and block profiles and thus inexpensive to produce heat exchangers affect.

Bei Plattenwärmeaustauschern für Haushaltswäschetrockner ist es schließlich bekannt ( EP 1 050 618 A1 ), Strömungsverluste eines schräg zu den Wärmeaustauscherplatten ein- bzw. austretenden Gastroms dadurch zu vermeiden, daß die Enden der Wärmeaustauscherplatten treppenförmig versetzt angeordnet und mit Gasumlenkungsteilen versehen werden. Eine unmittelbare Übertragung dieses Prinzips auf Wärmeaustauscher der eingangs bezeichneten Gattung, die ein aus Platten und Blockprofilen gebildetes Netz und wenigstens einen Sammelkasten aufweisen, ist nicht ohne weiteres möglich.For plate heat exchangers for home laundry driers, it is finally known ( EP 1 050 618 A1 ), Flow losses of an obliquely to the heat exchanger plates entering or exiting gas stream to avoid characterized in that the ends of the heat exchanger plates arranged staggered and provided with gas deflection parts. An immediate transfer of this principle to heat exchangers of the type described, which have a network formed from plates and block profiles network and at least one collecting box, is not readily possible.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung das technische Problem zugrunde, einen preisgünstig herstellbaren Wärmeaustauscher zur Verfügung zu stellen, der sowohl zu einer Reduzierung der Druckverluste in dem Übergangsbereich zwischen dem Sammelkasten und den vom zu kühlenden Medium durchströmten Durchgängen führt als auch für Hochtemperatur-Anwendungen eingerichtet und dazu insbesondere mit einer erhöhten Festigkeit gegenüber Temperaturwechseln versehen werden kann.outgoing From this prior art, the invention is the technical Problem, a reasonably priced producible heat exchanger to disposal to reduce both the pressure losses in the transition area between the collection box and the flow-through of the medium to be cooled passes as also for High-temperature applications and especially with an increased strength across from Temperature changes can be provided.

Die Erfindung geht zur Lösung dieses Problems vom Wärmeaustauscher der eingangs angegebenen Gattung aus, wobei die ersten Blockprofile dieses Wärmeaustauschers entsprechend dem Kennzeichenteil des Anspruchs 1 gestaltet werden.The Invention goes to the solution this problem of the heat exchanger of the type specified above, the first block profiles this Heat exchanger accordingly The characterizing part of claim 1 are designed.

Die Erfindung ermöglicht eine bisher nur bei Röhren-Wärmeaustauschern mögliche Reduzierung der Druckverluste in den zweiten Durchgängen speziell bei Platen-Wärmeaustauschern. Gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die ersten Blockprofile außerdem auf ihren den ersten Durchgängen zugewandten Seiten als an sich bekannte Lochprofile (z. B. DE 202 08748 U1 ) ausgebildet. Dadurch ist es erstmals möglich, einen Platten-Wärmeaustauscher so auszubilden, daß er sowohl insbesondere bei hohen Drücken zu den gewünschten reduzierten Druckverlusten führt als auch bei Bedarf den bei Hochtemperatur-Anwendungen gestellten Anforderungen an die mechanische Festigkeit genügt.The invention enables a previously possible only in tube heat exchangers reduction of pressure losses in the second passages especially at Platen heat exchangers. According to a particularly preferred embodiment, the first block profiles are also formed on their sides facing the first passages as per se known hole profiles (eg. DE 202 08748 U1 ) educated. This makes it possible for the first time, a plate heat exchanger in such a way that it leads both to the desired reduced pressure losses, especially at high pressures and also meets the requirements placed on high mechanical strength in high temperature applications.

Weitere vorteilhaften Merkmale aus der Erfindung ergeben sich aus den Erfindungsansprüchen.Further advantageous features of the invention will become apparent from the claims of the invention.

Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:The The invention will be described below in conjunction with the accompanying drawings at exemplary embodiments explained in more detail. It demonstrate:

1 schematisch in einer auseinander gezogenen, perspektivischen Darstellung einen erfindungsgemäßen Wärmeaustauscher; 1 schematically in an exploded, perspective view of a heat exchanger according to the invention;

2 eine vergrößerte, teilweise gezeichnete Teilansicht der 1; 2 an enlarged, partially drawn partial view of 1 ;

3 einen teilweise weggebrochenen Teilschnitt durch den Wärmeaustauscher nach 1 im Bereich von zwei Blockprofilen; und 3 a partially broken away partial section through the heat exchanger after 1 in the range of two block profiles; and

4 bis 6 der 3 entsprechende Schnitte durch drei weitere Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Wärmeaustauschers. 4 to 6 of the 3 corresponding sections through three further embodiments of the heat exchanger according to the invention.

1 bis 3 zeigen einen ersten erfindungsgemäßen Wärmeaustauscher mit einem für Hochtemperatur-Anwendungen bestimmten Wärmeaustauschernetz 1, das in üblicher Plattenbauweise hergestellt ist. Das Netz 1 ist aus einer Mehrzahl von planparallelen, in einem Stapel und parallel zueinander angeordneten Trennblechen bzw. Platten 2 zusammengesetzt, die im Ausführungsbeispiel in der Draufsicht rechteckig ausgebildet sind und eine Breite B und eine Tiefe T des Netzes 1 bestimmen. Die Platten 2 sind an ihren in 1 bis 3 seitlichen Enden paarweise durch über die ganze Tiefe T des Netzes 1 erstreckte, als Abstandhalter und Dichtelemente wirksame Leisten bzw. erste Blockprofile 3 auf Abstand gehalten. Dadurch bildet je ein Paar von übereinander liegenden Platten 2 zwischen sich einen vorn und hinten offenen, seitlich von den Blockprofilen 3 verschlossenen ersten Durchgang 4 (2 und 3). Die ersten Durchgänge 4 dienen im Ausführungsbeispiel dem Zweck, in Richtung eines Pfeils v (1) vom kalten Medium bzw. dem Kühlmedium, insbesondere Luft, durchströmt zu werden. 1 to 3 show a first heat exchanger according to the invention with a heat exchanger network intended for high-temperature applications 1 , which is manufactured in usual Plattenbauweise. The network 1 is from a plurality of plane-parallel, arranged in a stack and mutually parallel dividers or plates 2 assembled, which are rectangular in the embodiment in plan view and a width B and a depth T of the network 1 determine. The plates 2 are at their in 1 to 3 lateral ends in pairs through the whole depth T of the net 1 extended, as spacers and sealing elements effective strips or first block profiles 3 kept at a distance. As a result, each forms a pair of superimposed plates 2 between itself a front and rear open, laterally from the block profiles 3 closed first passage 4 ( 2 and 3 ). The first passes 4 serve in the embodiment the purpose, in the direction of an arrow v ( 1 ) to be flowed through by the cold medium or the cooling medium, in particular air.

Zwischen jedem Paar von Platten 2 sind senkrecht zu den ersten Durchgängen 4, d. h. in 1 von rechts nach links verlaufende zweite Durchgänge 5 (2 und 3) vorgesehen, die nach rechts und links offen und vorn bzw. hinten von über die ganze Breite B des Netzes 1 erstreckten Leisten bzw. zweiten Blockprofilen 6 begrenzt sind, die zweckmäßig ebenfalls einen im wesentlichen quadratischen oder rechteckigen Querschnitt aufweisen. Nach oben und unten werden die zweiten Durchgänge 5 zweckmäßig von je einer zugeordneten Platte 2 eines angrenzenden, die ersten Durchgänge 4 bildenden Plattenpaars begrenzt. Die in 1 senkrecht zur Breite B und Tiefe T gemessene Höhe des Wärmeaustauschernetzes 1 hängt im wesentlichen von der Zahl der vorgesehenen ersten und zweiten Durchgänge 4 und 5 ab.Between every pair of plates 2 are perpendicular to the first passes 4 ie in 1 from right to left second passages 5 ( 2 and 3 ) provided, which open to the right and left and front or rear of the entire width B of the network 1 extended strips or second block profiles 6 are limited, which expediently also have a substantially square or rectangular cross-section. Up and down are the second passes 5 expedient of each associated plate 2 an adjacent, the first passes 4 limited forming plate pair. In the 1 perpendicular to the width B and depth T measured height of the heat exchanger network 1 depends essentially on the number of first and second passes provided 4 and 5 from.

Das aus 1 ersichtliche Wärmeaustauschernetz 1 ist an den beiden seitlichen Enden der zweiten Durchgänge 5 mit je einem Sammelkasten 7 bzw. 8 luftdicht und mechanisch fest verbunden, z. B. durch Löten oder Kleben. Dabei bilden die in 1 linken Enden der zweiten Durchgänge 5 im Ausführungsbeispiel die Einströmenden für ein heißes Medium, z. B. Druck- oder Ladeluft. Dieses Medium wird mittels des in 1 schematisch angedeuteten Sammelkastens 7 zugeführt, um von dort aus die zweiten Durchgänge 5 in Richtung eines Pfeils w zu durchströmen. Der Sammelkasten 7 ist in an sich bekannter Weise hauben- bzw. kastenförmig ausgebildet und z. B. an seiner dem Netz 1 zugewandten Seite mit einer Aussparung versehen, über die er mit den Einströmenden der zweiten Durchgänge 5 in Verbindung steht. Entsprechend sind die in 1 rechten Enden der zweiten Durchgänge 5 mit dem Sammelkasten 8 verbunden, mittels dessen das ausströmende, abgekühlte heiße Medium der weiteren Verwendung zugeleitet wird.The end 1 apparent heat exchanger network 1 is at the two lateral ends of the second passages 5 each with a collection box 7 respectively. 8th airtight and mechanically firmly connected, z. B. by soldering or gluing. The form in 1 left ends of the second passages 5 in the embodiment, the inflow ends for a hot medium, for. B. pressure or charge air. This medium is by means of in 1 schematically indicated collecting tank 7 fed to the second passages from there 5 to flow in the direction of an arrow w. The collection box 7 is in a conventional manner hood or box-shaped and z. B. at his the net 1 facing side provided with a recess through which it communicates with the inflow ends of the second passages 5 communicates. Accordingly, the in 1 right ends of the second passages 5 with the collection box 8th connected, by means of which the outflowing, cooled hot medium is fed to further use.

In den ersten Durchgängen 4 des Netzes 1 sind gemäß 1 bis 3 übliche, in der Vorderansicht z. B. abwechselnd nach oben bzw. unten abgeknickte Lamellen 9 angeordnet, die der Verbesserung der Kühlwirkung dienen und von denen in 2 und 3 nur die seitlichen linken Enden dargestellt sind. Dabei verlaufen die Achsen der Abknickungen von vorn nach hinten, d. h. in Strömungsrichtung v des Kühlmediums. Außerdem sind die Lamellen 9 im Bereich ihrer Abknickungen wie üblich durch Löten fest mit den zugehörigen Platten 2 verbunden, wie dies bei gelöteten Wärmeaustauschernetzen allgemein bekannt ist. Analog dazu können die Durchgänge 5 für das heiße Medium zur Verbesserung der Stabilität und des Wärmeübergangs mit eingelegten Turbulatoren 10 (2) versehen sein, die dazu dienen, das heiße Medium in den Durchgängen 5 zu verwirbeln.In the first rounds 4 of the network 1 are according to 1 to 3 usual, in the front view z. B. alternately up or down bent lamellae 9 arranged, which serve to improve the cooling effect and those in 2 and 3 only the left side ends are shown. The axes of the kinks run from the front to the rear, ie in the direction of flow v of the cooling medium. In addition, the slats 9 in the area of their kinks as usual by soldering firmly with the associated plates 2 connected, as is well known in brazed heat exchanger networks. Similarly, the passages 5 for the hot medium to improve the stability and heat transfer with inserted turbulators 10 ( 2 ), which serve the hot medium in the passages 5 to swirl.

Die ersten Blockprofile 3 weisen an ihren Außenseiten vorzugsweise ebene Stirnflächen 3a (3) auf, die mit seitlich angeordneten Stirnflächen 2a der Platten 2 vorzugsweise in einer Ebene liegen.The first block profiles 3 have on their outer sides preferably flat faces 3a ( 3 ), which with laterally arranged end faces 2a the plates 2 preferably lie in one plane.

Im übrigen ist das beschriebene Wärmeaustauschernetz 1 vorzugsweise ein Aluminiumnetz, d. h. die Platten 2, die Blockprofile 3 und 6, die Lamellen 9 und die Turbulatoren 10 bestehen aus Aluminium und sind durch übliches Löten, ggf. unter Anwendung von lotplattierten Platten, zu einem starren Block fest miteinander verbunden. Ebenso können andere Wärmeaustauscherwerkstoffe wie Kupfer und seine Legierungen oder Stahl, insbesondere Edelstahl eingesetzt werden. Die Sammelkästen 7 und 8 können ebenfalls aus Aluminium, aber auch aus anderen Werkstoffen wie z. B. einem Kunststoff bestehen.Otherwise, the described heat exchanger network 1 preferably an aluminum net, ie the plates 2 , the block profiles 3 and 6 , the slats 9 and the turbulators 10 are made of aluminum and are connected by conventional soldering, possibly using solder-plated plates to form a rigid block. Likewise, other heat exchange materials such as copper and its alloys or steel, in particular stainless steel can be used. The collection boxes 7 and 8th can also be made of aluminum, but also of other materials such. B. consist of a plastic.

Beim Betrieb des Wärmetauschers nach 1 bis 3 wird ein zu kühlendes Medium (z. B. Ladeluft), das durch einen Eingangsstutzen 11 in den Sammelkasten 7 einströmt, von diesem auf die zweiten Durchgänge 5 verteilt, von wo aus das Medium in den zweiten Sammelkasten 8 gelangt, bevor es den Wärmeaustauscher durch einen Ausgangsstutzen 12 verläßt.When operating the heat exchanger after 1 to 3 becomes a medium to be cooled (eg charge air) through an inlet port 11 in the collection box 7 flows in, from this to the second passages 5 from where the medium enters the second collection box 8th passes before passing the heat exchanger through an outlet nozzle 12 leaves.

Wärmeaustauscher dieser Art sind aus den oben genannten Druckschriften allgemein bekannt und brauchen dem Fachmann daher nicht näher erläutert werden.heat exchangers This type are generally from the above-mentioned publications Therefore, the skilled person need not be explained in more detail.

Erfindungsgemäß sind die ersten Blockprofile 3 zumindest dort, wo den zweiten Durchgängen 5 das zu kühlende Medium zugeführt wird, mit in den Sammelkasten 7 ragenden Strömungsleitelementen 14 versehen. Die Strömungsleitelemente 14 erstrecken sich vorzugsweise über die ganze Tiefe T des Netzes 1 und weisen an ihren Rückseiten zweckmäßig ebene Grundflächen 14a auf, die an den Stirnflächen 2a der Platten 2 und/oder den Stirnflächen 3a der ersten Blockprofile 3 anliegen und mit diesen durch Löten, Kleben, Schrauben oder sonstwie fest verbunden sind. Mit besonderem Vorteil weisen die Strömungsleitelemente 14 in ihren an die Blockprofile 3 grenzenden Bereichen, d.h. insbesondere an ihren Grundflächen 14a eine Dicke a auf, die der Dicke der ersten Blockprofile 3 im Bereich der Stirnflächen 3a, vermehrt um die doppelte Dicke der angrenzenden Platten 2 im Bereich von deren Stirnflächen 2a entspricht. Von dort an weisen die Strömungsprofile 14, in Richtung des Sammelkastens 7 betrachtet, eine allmählich abnehmende Dicke auf, so daß sie entsprechend 3 eine halbkreisförmige, halbovale oder sonstwie gerundete Querschnittskontur 14b erhalten. Mit besonderem Vorteil sind die Strömungsleitelemente 14 außerdem spiegelsymmetrisch zu Mittelebenen der ersten Blockprofile 3 bzw. der von diesen begrenzten Durchgänge 4 ausgebildet, wie in 3 durch eine strichpunktierte Linie 15 angedeutet ist.According to the invention, the first block profiles 3 at least where the second passes 5 the medium to be cooled is supplied, with in the collection box 7 protruding flow guide elements 14 Mistake. The flow guide elements 14 preferably extend over the entire depth T of the network 1 and have on their backs appropriately flat surfaces 14a on, at the end faces 2a the plates 2 and / or the faces 3a the first block profiles 3 abut and are firmly connected to them by soldering, gluing, screwing or otherwise. With particular advantage, the flow guide 14 in their on the block profiles 3 bordering areas, ie in particular at their base areas 14a a thickness a, the thickness of the first block profiles 3 in the area of the faces 3a , increased by twice the thickness of the adjacent plates 2 in the area of their faces 2a equivalent. From there, the flow profiles 14 , in the direction of the collecting tank 7 considered, a gradually decreasing thickness, so that they accordingly 3 a semi-circular, semi-oval or otherwise rounded cross-sectional contour 14b receive. With particular advantage, the flow guide 14 also mirror-symmetrical to center planes of the first block profiles 3 or of these limited passages 4 trained as in 3 by a dot-dash line 15 angedeu tet is.

Wie ebenfalls in 3 dargestellt ist, wird die von den Stirnflächen 2a, 3a gebildete Ebene vorzugsweise bis zu einer Höhe b von den Strömungsleitelementen 14 überragt, die wenigstens gleich dem Einfachen und höchstens gleich dem Doppelten der Dicke a ihrer an die ersten Blockprofile 3 grenzenden Grundflächen 14a ist. Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, die Höhe b um das 1,0- bis 1,5-fache größer als die Dicke a zu wählen. Im übrigen bestehen die Strömungsleitelemente 14 zweckmäßig aus massiven, länglichen Profilen analog zu den ersten Blockprofilen 3.Like also in 3 is shown, that of the end faces 2a . 3a formed plane preferably up to a height b of the flow guide elements 14 surmounted, at least equal to the simple and at most equal to twice the thickness a of their to the first block profiles 3 bordering areas 14a is. It has proven particularly advantageous to choose the height b to be 1.0 to 1.5 times greater than the thickness a. Moreover, there are the flow guide 14 expedient of solid, elongated profiles analogous to the first block profiles 3 ,

Die beschriebene Ausbildung und Anordnung der Strömungsleitelemente 14 bringt den Vorteil mit sich, daß zwischen denjenigen Enden der zweiten Durchgänge 5, die an die von den Stirnflächen 2a, 3a (3) gebildete Ebene grenzen, vergleichsweise lange und hohe, durch die Außenwände der Strömungsleitelemente 14 gebildete Kanäle entstehen, die – vom Inneren des Sammelkastens 7 her betrachtet – in Richtung der Durchgänge 5 allmählich abnehmende, trichterartige Querschnitte aufweisen, bis sie genau den Querschnitten der Durchgänge 5 entsprechen und daher keine scharfen Querschnittsänderungen bewirken. Dadurch sind die bei Platten-Wärmeaustauschern üblichen, vergleichsweise breiten Prallflächen zwischen den zweiten Durchgängen 5 strömungsgünstig gestaltet, was eine stabile Strömung im Übergangsbereich Sammelkasten 7/Wärmeaustauschernetz 1 ermöglicht. Außerdem sind im Sammelkasten 7 praktisch keine vorstehenden Kanten oder sonstige Strömungshindernisse vorhanden, die wesentliche Druckverluste verursachen könnten, so daß der Hauptteil des Druckabfalls wie gewünscht im Wärmeaustauschernetz 1 auftritt.The described construction and arrangement of the flow guide elements 14 brings with it the advantage that between those ends of the second passages 5 attached to the end faces 2a . 3a ( 3 ) formed plane boundaries, comparatively long and high, through the outer walls of the flow guide 14 formed channels, which - from the inside of the collecting tank 7 Looked at - in the direction of the passages 5 gradually decreasing, funnel-like cross-sections, until they are exactly the cross sections of the passages 5 correspond and therefore cause no sharp cross-sectional changes. Thus, the usual in plate heat exchangers, comparatively wide baffles between the second passes 5 aerodynamically designed, resulting in a stable flow in the transition area collection box 7 / Heat exchanger 1 allows. Besides, in the collecting box 7 there are virtually no protruding edges or other flow obstacles that could cause significant pressure drops, so that the majority of the pressure drop is in the heat exchanger network as desired 1 occurs.

An den anderen Enden der zweiten Durchgänge 5 können, wie 1 zeigt, Strömungsleitelemente 16 vorhanden sein, die entsprechend den Strömungsleitelementen 14 ausgebildet und montiert sind. Dadurch werden auch dort, wo das zu kühlende Medium das Wärmeaustauschernetz 1 verläßt, keine abrupten Querschnittssänderungen erhalten, was die Druckverluste im Bereich der Sammelkästen 7, 8 weiter reduziert.At the other ends of the second passes 5 can, like 1 shows, flow guide 16 be present, according to the flow guide elements 14 are trained and mounted. This will also where the medium to be cooled, the heat exchanger network 1 leaves no abrupt cross-sectional changes, what the pressure drops in the collection boxes 7 . 8th further reduced.

Entsprechende Ergebnisse werden erhalten, wenn die Mittelachsen der Ein- und Ausgangsstutzen 11, 12 der Sammelkästen 7, 8 abweichend von 1 nicht parallel zu den Längsachsen der zweiten Durchgänge 5, sondern senkrecht zu diesen angeordnet ist, wie in 1 durch getrichelt angedeutete Anschlußstutzen 17, 18 angedeutet ist.Corresponding results are obtained when the center axes of the inlet and outlet nozzles 11 . 12 the collection boxes 7 . 8th deviating from 1 not parallel to the longitudinal axes of the second passages 5 but is arranged perpendicular to these, as in 1 indicated by truncated connecting piece 17 . 18 is indicated.

Damit das beschriebene Netz 1 auch für Hochtemperatur-Anwendungen geeignet ist und den im Eintrittsbereich des heißen Mediums (Sammelkasten 7) auftretenden, thermischen und mechanischen Belastungen standhalten kann, wird erfindungsgemäß weiter vorgeschlagen, zumindest die dort befindlichen ersten Blockprofile 3 mit einer Querschnittsform zu versehen, die von der üblichen quadratischen oder rechteckigen Querschnittsform abweicht, wie insbesondere in 3 beispielhaft dargestellt ist. Die im Bereich der Ausströmenden (Sammelkasten 8) der Durchgänge 5 angeordneten ersten Blockprofile 3 können entsprechend, aber auch in herkömmlicher Weise ausgebildet sein, wenn das dort ausströmende Medium aufgrund der speziellen Strömungsverhältnisse bereits ausreichend abgekühlt ist. Dagegen können die zweiten Blockprofile 6 gemäß 2 über den größten Teil ihrer Länge in herkömmlicher Weise oder auch anders ausgebildet sein, falls dies aus bestimmten Gründen zweckmäßig sein sollte.So the network described 1 Also suitable for high temperature applications and in the inlet area of the hot medium (collecting tank 7 ) can withstand occurring, thermal and mechanical loads, according to the invention further proposed, at least the first block profiles located there 3 to be provided with a cross-sectional shape which deviates from the usual square or rectangular cross-sectional shape, in particular in 3 is shown by way of example. The in the area of the outflow (collection box 8th ) of the passages 5 arranged first block profiles 3 can be designed accordingly, but also in a conventional manner, if the medium flowing out there is already sufficiently cooled due to the special flow conditions. In contrast, the second block profiles 6 according to 2 be formed over the greater part of their length in a conventional manner or otherwise, if this should be expedient for certain reasons.

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das erste Blockprofil 3 gemäß 3 eine Basis 20 mit einem im wesentlichen quadratischen oder rechteckigen Querschnitt und eine die Stirnfläche 3a bildende Außenseite auf, die zum Sammelkasten 7 hin bündig mit dem Netz 1 abschließt. Zur entgegengesetzten, der zugehörigen Lamelle 9 zugewandten Innenseite hin weist das Blockprofil 3 zwei an die Basis 20 angrenzende bzw. von dieser ausgehende Schenkel 21 und 22 auf, die oben und unten an Flächen enden, die bei der Anordnung nach 3 mit den Ober- bzw. Unterseiten der Basis 20 zusammenhängende, parallele und vorzugsweise ebene Lötflächen bilden, an denen die Platten 2 anliegen.In the preferred embodiment, the first block profile 3 according to 3 One Base 20 having a substantially square or rectangular cross section and one end face 3a forming outside, that to the collecting box 7 flush with the net 1 concludes. To the opposite, the associated lamella 9 facing the inside has the block profile 3 two to the base 20 adjacent or from this outgoing leg 21 and 22 on, which ends at the top and bottom of surfaces, which in the arrangement after 3 with the top or bottom of the base 20 form continuous, parallel and preferably flat solder surfaces on which the plates 2 issue.

Die Schenkel 21 und 22 sind mit einem vorgewählten Abstand voneinander angeordnet und weisen Innenflächen auf, die eine zu den Lamellen 9 hin offene Ausnehmung 23 begrenzen. Die Blockprofile 3 erhalten dadurch einen im wesentlichen C-förmigen Querschnitt, weshalb sie im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kurz als "Lochprofile" bezeichnet sind. Durch geeignete Wahl der Größe der Ausnehmung 23 wird sichergestellt, daß die beiden Schenkel 21, 22 quer zu den Durchgängen 4 und 5 bzw. quer zu der von den Pfeilen v und w in 1 aufgespannten Ebene federnd ausgebil det sind. Dies wird insbesondere erreicht, wenn bestimmte Größenabmessungen eingehalten werden, wie an sich bekannt ist ( DE 202 08 748 U1 ). Außerdem wird die den Lamellen 9 zugewandete Innenseite der Blockprofile 3 zweckmäßig durch keilförmig verlaufende Flächen begrenzt, durch die angeformte Stützstege 24 entstehen. Durch diese wird bei der Stapelbildung erreicht, daß sich die Lamellen 9 nicht an einer vorderen, ebenen Stirnseite der Blockprofile 3, sondern an den Stützstegen 24 abstützen, wodurch die Lamellenenden daran gehindert werden, in Spalte zwischen den Blockprofilen 3 und den Platten 2 einzudringen.The thigh 21 and 22 are arranged at a preselected distance from each other and have inner surfaces, the one to the slats 9 open recess 23 limit. The block profiles 3 obtained thereby a substantially C-shaped cross section, which is why they are referred to in the context of the present application briefly as "hole profiles". By a suitable choice of the size of the recess 23 will ensure that the two legs 21 . 22 across the passageways 4 and 5 or transverse to that of the arrows v and w in 1 spanned level resilient ausgebil det are. This is achieved in particular if certain size dimensions are adhered to, as is known per se ( DE 202 08 748 U1 ). In addition, the lamellae 9 facing inside of the block profiles 3 expediently limited by wedge-shaped surfaces, by the molded support webs 24 arise. By this is achieved in the stack formation that the slats 9 not on a front, flat front side of the block profiles 3 but at the supporting webs 24 support, whereby the lamella ends are prevented from being in the gap between the block profiles 3 and the plates 2 penetrate.

Durch die beschriebene Kombination der Strömungsleitelemente 14 mit den als Lochprofilen ausgebildeten Blockprofilen 3 zumindest an den Eintrittenden der zweiten Durchgänge 5 wird erreicht, daß der Wärmeaustauscher auf der Eintrittseite für das heiße Medium sowohl mit reduzierten Druckverlusten in den Übergangsbereichen zwischen dem Sammelkasten 7 und den zweiten Durchgängen arbeitet als auch temperaturfest ist und hohen Temperatur-Wechselbeanspruchungen standhalten kann. Ist letzteres aufgrund ausreichend niedriger Temperaturen des zu kühlenden Mediums nicht erforderlich, können die ersten Blockprofile anstatt aus den beschriebenen Lochprofilen auch aus durchgehend massiven Blockprofilen 25 (4) bestehen. Diese sind an ihren den Lamellen 9 zugewandten Innenseiten vorzugsweise mit den Stützstegen 24 (3) entsprechenden Stützstegen 26 versehen.By the described combination of the flow guide 14 with the block profiles designed as hole profiles 3 at least at the entrance of the second passages 5 is achieved that the heat exchanger on the entry side for the hot medium, both with reduced pressure losses in the transition areas between the collecting box 7 and the second passes works as well as being temperature resistant and can withstand high temperature cycling. If the latter is not required due to sufficiently low temperatures of the medium to be cooled, the first block profiles can instead of the described hole profiles also from solid block profiles 25 ( 4 ) consist. These are at their lamellae 9 facing inner sides preferably with the support webs 24 ( 3 ) corresponding supporting webs 26 Mistake.

Gemäß weiteren, besonders zweckmäßigen Ausgestaltungen der Erfindung werden die Blockprofile 3, 25 und die Strömungsleitelemente 14 nach 1 bis 4 einstöckig hergestellt. Dadurch entstehen kombinierte Leisten 27 (5) bzw. 28 (6) aus Blockprofilen 26 bzw. 27, an die die Strömungsleitelemente 14 einstöckig angeformt sind. Die Verstellung dieser Leisten 27, 28 kann beispielsweise aus Aluminium durch Strangpressen erfolgen.According to further, particularly expedient embodiments of the invention, the block profiles 3 . 25 and the flow guide elements 14 to 1 to 4 manufactured in one piece. This results in combined strips 27 ( 5 ) respectively. 28 ( 6 ) from block profiles 26 respectively. 27 to which the flow guide elements 14 are integrally formed. The adjustment of these bars 27 . 28 For example, can be made of aluminum by extrusion.

Im übrigen sind die in 4 bis 6 dargestellte Teile im wesentlichen entsprechend 1 bis 3 ausgebildet und daher mit denselben Bezugszeichen versehen.Otherwise, the in 4 to 6 shown parts substantially corresponding 1 to 3 formed and therefore provided with the same reference numerals.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, die in vielfacher Weise abgewandelt werden können. Das gilt einerseits für die äußere Form der Strömungsleitelemente 14 und andererseits für die Gestaltung der Lochprofile sowie die zugehörigen Dimensionierungen, die in Abhängigkeit von Einzelfall gewählt und durch Berechnungen und/oder Versuche ermittelt und festgelegt werden können. Weiter wäre es möglich, an den Innenwänden zumindest des Sammelkastens 7 zusätzliche Strömungsleitflächen anzubringen, um dadurch die Strömung auf ihrem Weg zu oder von den zweiten Durchgängen 5 zu vergleichmäßigen und die Bildung von Turbulenzen zu vermeiden. Auch können die Sammelkästen 7, 8 anders ausgebildet und z.B. so mit dem Netz 1 verbunden werden, daß sowohl der Eintritt als auch der Austritt des zu kühlenden Mediums auf derselben Seite des Wärmeaustauschers erfolgt. Schließlich versteht sich, daß die verschiedenen Merkmale der Erfindung auch in anderen als den beschriebenen und dargestellten Kombinationen angewendet werden können.The invention is not limited to the described embodiments, which can be modified in many ways. On the one hand, this applies to the outer shape of the flow guide elements 14 and on the other hand for the design of the hole profiles and the associated dimensions, which can be selected depending on individual case and determined and determined by calculations and / or tests. Further, it would be possible on the inner walls of at least the collecting tank 7 attach additional flow guide, thereby the flow on its way to or from the second passages 5 to uniform and avoid the formation of turbulence. Also, the collection boxes 7 . 8th differently trained and eg so with the net 1 be connected, that both the entry and the exit of the medium to be cooled takes place on the same side of the heat exchanger. Finally, it should be understood that the various features of the invention may be practiced in other combinations than those described and illustrated.

Claims

Heat exchanger having a plurality of first passages ( 4 ) for a cooling medium and arranged between these, at their ends with collecting boxes ( 7 . 8th ) provided second passages ( 5 ) for a medium to be cooled, the first and second passages ( 4 . 5 ) each by plates ( 2 ) and these spaced, along the lateral edges of the plates ( 2 ), first and second block profiles ( 3 . 25 ; 6 ) and wherein the first passages ( 4 ) limiting first block profiles ( 3 ) substantially perpendicular to the second passages ( 5 ) limiting second block profiles ( 6 ), characterized in that the first block profiles ( 3 . 25 ) at least where the second passes ( 5 ) is supplied to the medium to be cooled, with in the collecting box ( 7 ) projecting flow guide elements ( 14 ) are provided.

Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the flow guide elements ( 14 ) to the first block profiles ( 3 . 25 ) have a thickness (a) which is equal to the thickness of the first block profiles ( 3 . 25 ), increased by twice the thickness of the adjacent plates ( 2 ), and that the thickness (a) of the flow guide elements ( 14 ) from there in the direction of the associated collecting tank ( 7 ) gradually decreases.

Heat exchanger according to claim 1 or 2, characterized in that the flow elements ( 14 ) by soldering with the first block profiles ( 3 . 25 ) and end faces ( 2a ) of the adjacent plates ( 2 ) are connected.

Heat exchanger according to claim 1 or 2, characterized in that the flow guide elements ( 14 ) and the first block profiles ( 3 . 25 ) are made in one piece.

Heat exchanger according to one of claims 1 to 4, characterized in that the first block profiles ( 3 ) on her first passes ( 4 ) facing sides are formed as hole profiles.

Heat exchanger according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the first passages ( 4 ) with slats ( 9 ) and the first block profiles ( 3 . 25 ) on their lamellae ( 9 ) facing sides wedge-shaped, to rest against the slats ( 9 ) certain supporting webs ( 24 . 26 ) exhibit.

Heat exchanger according to one of claims 1 to 6, characterized in that the flow guide elements ( 14 ) at her the collecting box ( 7 ) facing sides are rounded.

Heat exchanger according to claim 7, characterized in that the flow guide elements ( 14 ) at their collecting box ( 7 ) facing sides are formed semicircular or semi-oval.

Heat exchanger according to one of claims 1 to 8, characterized in that the flow guide elements ( 14 ) mirror-symmetric to center planes ( 15 ) of the associated first block profile ( 3 . 25 ) are formed.

Heat exchanger according to one of claims 1 to 9, characterized in that the flow guide elements ( 14 ) the first block profiles ( 3 . 25 ) and the adjacent plates ( 2 ) with a height (b) at least equal to the single and at most twice the thickness (a) of their thickness to the first block profiles ( 3 . 25 ) bordering basal areas ( 14a ).

heat exchangers according to claim 10, characterized in that the height (b) is equal to the 1.0- to 1.5 times the thickness (a).