DE2732372A1

DE2732372A1 - HEAT EXCHANGERS, IN PARTICULAR OIL COOLERS FOR MOTOR VEHICLES

Info

Publication number: DE2732372A1
Application number: DE19772732372
Authority: DE
Inventors: Kjell Elnaes
Original assignee: Raufoss Ammunisjonsfabrikker AS
Current assignee: Raufoss Ammunisjonsfabrikker AS
Priority date: 1976-07-22
Filing date: 1977-07-18
Publication date: 1978-01-26
Also published as: DK329677A; DK145146C; NO142185B; GB1587081A; NO142185C; NO762568L; SE7708399L; DK145146B; SE432124B

Description

DR..ING. DIPL..ING. Μ.Ϊ=. DI^U-PHVSDR DIPL.-PHVS.DR..ING. DIPL..ING. Μ.Ϊ =. DI ^ U-PHVSDR DIPL.-PHVS. HÖGER - STELLRECHT - GRIESSBACH - HAECKERHÖGER - LEGAL RIGHTS - GRIESSBACH - HAECKER PATENTANWÄLTE IN STUTTGART O TO O Q T)PATENT LAWYERS IN STUTTGART O TO O Q T)

A 42 448 m Anmelder: Firma A/S RaufossA 42 448 m Applicant: Company A / S Raufoss

_u -154 Ammunisjonsfabrikker _u -154 Ammunisjonsfabrikker

18. Juli 1977 2831 Raufoss, NorwegenJuly 18, 1977 2831 Raufoss, Norway

Beschreibungdescription

Wärmeaustauscher, insbesondere ölkühler für KraftfahrzeugeHeat exchangers, in particular oil coolers for motor vehicles

Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher, insbesondere einen ölkühler für Kraftfahrzeuge, mit getrennten Leitungssystemen für eine Kühlflüssigkeit und eine zu kühlende Flüssigkeit, die jeweils einen Ein- und einen Auslaß aufweisen. Bei der Konstruktion von Wärmeaustauschern, beispielsweise von Ölkühlern für Kraftfahrzeuge, ist es schwierig, einen guten Wärmeübergang auf der ölseite zu erzielen, da der ölfluß hier immer laminar ist. Um eine künstlich erzeugte turbulente Strömung zu erzeugen, muß die Strömung gestört werden, so daß sich die laminaren Schichten nicht stark ausbilden können.The invention relates to a heat exchanger, in particular an oil cooler for motor vehicles, with separate line systems for a cooling liquid and a liquid to be cooled, each having an inlet and an outlet. at the construction of heat exchangers, for example oil coolers for motor vehicles, it is difficult to achieve good heat transfer on the oil side, since the oil flow is always here is laminar. In order to generate an artificially generated turbulent flow, the flow must be disturbed so that the laminar layers cannot develop strongly.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmeaustauscher der eingangs beschriebenen Art derart zu verbessern, daß der Strom der zu kühlenden Flüssigkeit in kontrollierbarer Weise turbulent wird. Außerdem soll der Wärmetauscher eine kompakte Konstruktion aufweisen, aus wenig Teilen bestehen und leicht einbaubar sein.The invention has for its object to improve a heat exchanger of the type described in such a way that the Stream of the liquid to be cooled becomes turbulent in a controllable manner. In addition, the heat exchanger should be compact Have construction, consist of few parts and be easy to install.

Diese Aufgabe wird bei einem Wärmeaustauscher der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Leitungssystem für die zu kühlende Flüssigkeit eine Vielzahl von sich quer zur Flüssigkeitsströmungsrichtung über den gesamten Loitungsquerschnitt erstreckenden Rippen auf v/eist, von denen jede eine Vielzahl von Durchfltßöffnungen hat, daß die Durchflußöffnungen benachbarter Rippen gegeneinander versetzt sind und daß auch im Leitungssystem der Kühlflüssigkeit eine Vielzahl von Rippen angeordnet ist, die mit den Rippen im Leitungssystem der zuIn the case of a heat exchanger, this task is described at the outset Kind according to the invention in that the line system for the liquid to be cooled has a large number of them transversely to the direction of liquid flow over the entire cross-section of the pipe extending ribs on v / eist, each of which has a plurality of flow openings that the flow openings adjacent ribs are offset from one another and that a plurality of ribs are also arranged in the line system of the cooling liquid is that with the ribs in the duct system of the to

709884/0920709884/0920

u - 154 - 4 - .u - 154 - 4 -.

18. Juli 1977July 18, 1977

kühlenden Flüssigkeit in Wärneleitungskontakt stehen.cooling liquid are in thermal conduction contact.

Gemäß einer bevorzugten Ausfürhungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß der Wärmeaustauscher mindestens zwei plattenförmige Profilelemente mit parallelen Rippen auf beiden Seiten umfaßt, die deart angeordnet sind, daß sich die Durchflußöffnunger aufweisenden Rippen des einen Profilelements im Zwischenraum der entsprechenden ebenfalls Durchflußöffnungen aufweisenden Rippen des anderen Profilelements befinden, und daß die Profilelemente derart von Wänden umgeben sind, daß zwischen ihnen ein die ineinandergreifenden Rippen aufnehmendes erstes Leitungssystem und auf ihrer Außenseite ein zweites Leitungssystem gebildet werden, wobei die Kanäle des zv/eiten Leitungssystemes mit einem gemeinsamen Ein- und Auslaß in Verbindung stehen.According to a preferred embodiment of the invention it is provided that the heat exchanger has at least two plate-shaped profile elements with parallel ribs on both sides comprises, which are arranged such that the flow openings having ribs of a profile element in the space of the corresponding ribs of the other profile element also having flow openings are located, and that the profile elements are surrounded by walls in such a way that between them a first line system receiving the intermeshing ribs and a second line system can be formed on its outside, the channels of the second line system with a common one Inlet and outlet are in communication.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und in diesen niedergelegt.Further advantageous refinements of the invention are the subject matter of the subclaims and laid down in these.

Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:The following description of preferred embodiments of the The invention is used in conjunction with the drawing to provide a more detailed explanation. Show it:

Figur 1 eine teilweise aufgebrochene Ansicht eines erfindungsgemäßen Wärmeaustauschers undFigure 1 is a partially broken away view of a heat exchanger according to the invention and

Figur 2 eine teilweise aufgebrochene Ansicht desFigure 2 is a partially broken away view of the

in Figur 1 dargestellten Wärmeaustauschers in Richtung des Pfeiles A in Figur 1.The heat exchanger shown in FIG. 1 in the direction of arrow A in FIG. 1.

Der in der Zeichnung dargestellte Wärmeaustauscher ist als ölkühler für ein Kraftfahrzeug ausgebildet, d.h. in ihm erfolgt der Wärmeaustausch zwischen Ul und Wasser. Er umfaßt im wesentlichen zwei plattenförmige Profilelemente 1 und 2, an deren beiden Seiten Rippen angeordnet sind, zwei Deckel oder Äußen-The heat exchanger shown in the drawing is an oil cooler designed for a motor vehicle, i.e. the heat exchange between Ul and water takes place in it. It essentially comprises two plate-shaped profile elements 1 and 2, at their ribs are arranged on both sides, two lids or outer

709884/0920709884/0920

'■'■'■W'■' ■ '■ W

u - 154 - 5 -u - 154 - 5 -

18. JuIi 1977July 18, 1977

wände 3 und 4, zwei Abdeckungen 5 und 6 für das innere Leitungssystem des Wärmeaustauschers, zwei Anschlußteile 7 und 8 mit einem Einlaßanschluß 9 und einem Auslaßanschluß 10 für das Kühlwasser sowie zwei Anschlußteile 11 und 12 mit einem Einlaßanschluß 13 und einem Auslaßanschluß 14 für das zu kühlende öl.walls 3 and 4, two covers 5 and 6 for the inner pipe system of the heat exchanger, two connection parts 7 and 8 with an inlet connection 9 and an outlet connection 10 for the Cooling water and two connection parts 11 and 12 with an inlet connection 13 and an outlet connection 14 for the oil to be cooled.

Wie aus Figur 1 erkennbar, sind die Profilelemente 1 und 2 des Wärmeaustauschers gleich aufgebaut und weisen an beiden Seiten parallel angeordnete Rippen auf. Die Rippen auf der Innenseite der Profilelemente sind mit dem Bezugszeichen 15, die auf der Außenseite mit dem Bezugszeichen 16 bezeichnet. Zur Erzielung einer kompakten Einheit sind die Profilelemente derart angeordnet, daß die Rippen 15 des einen Profilelementes in die Zwischenräume oder Kanäle zwischen den Rippen 15 des anderen Profilelementes hineinragen. Man erkennt aus Figur 1 ferner, daß die Rippen 15 auf der ülseite etwa doppelt so breit sind wie die Rippen 16 auf der Wasserseite. Das Wasser fließt in Längsrichtung an den kurzen Rippen 16 entlang, während die langen Rippen 15 Löcher oder Schlitze aufweisen, so daß das öl in Zickzack-Richtung quer durch diese Rippen fließt. Dadurch wird der ölstrom immer wieder gebremst und unterbrochen, so daß die Ausbildung einer laminaren Strömung und die damit verbundene schlechte Wärmeübertragung auf der ülseite verhindert werden. Die Wärme wird auf der ölseite vom Öl auf die Rippen 15 übertragen; diese leiten die Wärme weiter auf die Wasserseite, v/o das Wasser die Wärme übernimmt.As can be seen from Figure 1, the profile elements 1 and 2 of the The heat exchanger has the same structure and has ribs arranged in parallel on both sides. The ribs on the inside the profile elements are denoted by the reference number 15, those on the outside with the reference number 16. To achieve a compact unit, the profile elements are arranged such that the ribs 15 of a profile element in the Interstices or channels protrude between the ribs 15 of the other profile element. It can also be seen from Figure 1, that the ribs 15 on the oil side are about twice as wide as the ribs 16 on the water side. The water flows in In the longitudinal direction along the short ribs 16, while the long ribs 15 have holes or slots, so that the oil flows in a zigzag direction across these ribs. As a result, the oil flow is slowed down and interrupted again and again, see above that prevents the formation of a laminar flow and the associated poor heat transfer on the oil side will. The heat is transferred from the oil to the ribs 15 on the oil side; these conduct the heat on to the water side, v / o the water takes over the heat.

Wie aus Figur 2 ersichtlich, weist jede der ineinandergreifenden Rippen 15 eine Vielzahl von öffnungen oder Schlitzen 17 auf, die einen gleichmäßigen Abstand voneinander haben. Wie aus Figur ersichtlich, führen die Schlitze vonder Oberseite zur Unterseite der Rippen. Die Schlitze in den Rippen werden hergestellt, bevor die Profilelemente zusammengesetzt werden. Beim ZusammensetzenAs can be seen from Figure 2, each of the intermeshing ribs 15 has a plurality of openings or slots 17, which be equidistant from each other. As can be seen from the figure, the slots lead from the top to the bottom of the ribs. The slots in the ribs are made before the profile elements are assembled. When assembling

709884/0920709884/0920

u - 154 - 6 -u - 154 - 6 -

18. Juli 1977July 18, 1977

der Profilelemente sind diese so relativ zueinander angeordnet, daß die Schlitze 17 in benachbarten Rippen 15 jeweils um einen halben Abstand gegeneinander versetzt sind.the profile elements, these are arranged relative to one another that the slots 17 in adjacent ribs 15 each by one half the distance are offset from each other.

Die ineinandergreifenden Rippen 15 werden durch zwei Abdeckungen 5 und 6 an den Rippenenden und durch die Anschlußteile 11 und mit dem Einlaßanschluß 13 bzw. dem Auslaßanschluß 14 eingeschlossen, so daß sich ein Leitungssystem für das Öl ergibt, das vollständig vom Leitungssystem des Wassers getrennt ist. Das Leitungssystem des Wassers seinerseits liegt zwischen den Profilelementen und den Außenwänden 3 und 4, wobei die dadurch gebildeten Kanäle für das Wasser untereinander über die Anschlußteile 7 und 8 sowie den Einlaßanschluß 9 bzw. den Auslaßanschluß 10 in Verbindung stehen.The intermeshing ribs 15 are by two covers 5 and 6 at the rib ends and by the connecting parts 11 and with the inlet connection 13 and the outlet connection 14 included, so that there is a line system for the oil, which is completely is separated from the water supply system. The pipe system for the water itself lies between the profile elements and the outer walls 3 and 4, the channels formed thereby for the water among one another via the connection parts 7 and 8 and the inlet port 9 and the outlet port 10 are in communication.

Aus der Darstellung der Figur 1 erkennt man, daß die Rippen 15 und 16 auf beiden Seiten der Profilelemente parallel zueinander verlaufen, so daß die Profilelemente leicht durch Extrusion hergestellt werden können, beispielsweise aus Aluminium. Ilan kann die Wärmeaustauscher mit den Profilelementen fortlaufend herstellen und nach dem Verlöten die gewünschte Länge abschneiden. Die Endstücke mit den Anschlüssen des Ölkühlers können als Gußstücke hergestellt werden und so ausgebildet sein, daß sie in verschiedene Kraftfahrzeugtypen hineinpassen.From the illustration in FIG. 1 it can be seen that the ribs 15 and 16 on both sides of the profile elements are parallel to one another run so that the profile elements are easily made by extrusion can be, for example made of aluminum. Ilan can continuously produce the heat exchangers with the profile elements and cut off the desired length after soldering. The end pieces with the connections of the oil cooler can be used as castings are manufactured and designed to fit into various types of motor vehicles.

Damit der ölkühler äußere Überdrücke aushält, können die Profilelemente mittels in der Zeichnung nicht dargestellter Bolzen miteinander verbunden sein.The profile elements be connected to one another by means of bolts not shown in the drawing.

Zur Erzielung einer gleichmäßigen Flüssigkeitsverteilung auf der Kühlflüssigkeitsseita können in der Zeichnung ebenfalls nicht dargestellte Brems- oder Umlenkplatten vorgesehen sein, die verhindern, daß der größte Teil der Kühlflüssigkeit durch den Mittelteil des Kühlers fließt. Um andererseits zu vermeiden, daß zuIn order to achieve a uniform distribution of the liquid on the cooling liquid side, it is also possible not shown in the drawing Brake or baffle plates can be provided which prevent most of the cooling liquid from passing through the central part of the cooler flows. On the other hand, to avoid that too

709884/0920709884/0920

u - 154 - 7 -u - 154 - 7 -

18. Juli 1977July 18, 1977

viel Wasser in den Außenteilen fließt, kann der Kanalquerschnitt vergrößert werden oder eine Deckplatte vor den Querschnitt der Wasserleitung gesetzt werden, wobei die Deckplatte öffnungen oder Löcher aufweist, die zu jedem Wasserkanal führen.a lot of water flows in the outer parts, the channel cross-section can be enlarged or a cover plate in front of the cross-section of the Water line are set, the cover plate has openings or holes that lead to each water channel.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Ein- und Auslässe für Wasser und öl im rechten Winkel zueinander angeordnet. Die ölanschlüsse können auch auf derselben Seite angeordnet werden v/ie die Wasseranschlüsse, wenn man die Wasseranschlußteile entsprechend abändert.In the illustrated embodiment, the inlets and outlets are for water and oil arranged at right angles to each other. The oil connections can also be arranged on the same side v / ie the water connections, if you have the water connection parts accordingly amends.

Bei der Herstellung der Profilelemente durch Extrusion kann man vorteilhafterweise den Abstand der Rippen und den Abstand der Durchflußöffnungen ^{in den} ineinandergreifenden Rippen frei wählen und dadurch die Strömungsverhältnisse in dem Wärmeaustauscher kontrollieren. Hydraulische Durchmesser, Strömungsgeschwindigkeiten, Strömungswege, Rippenbreite und Rippendicke können in Abhängigkeit vom Druckabfall optimiert werden, so daß man den Wärmeaustauscher besonders günstig einsetzen kann.When producing the profile elements by extrusion, the spacing of the ribs and the spacing of the flow openings ^{in the} intermeshing ribs can advantageously be freely selected and thereby the flow conditions in the heat exchanger can be controlled. Hydraulic diameters, flow velocities, flow paths, rib width and rib thickness can be optimized as a function of the pressure drop, so that the heat exchanger can be used particularly favorably.

709884/0920709884/0920

Claims

DR.-INS. DIPL-ING. M. £ C. DiPL-PHVS. OH. DIPL.-PMYS.DR.-INS. DIPL-ING. M. £ C. DiPL-PHVS. OH. DIPL.-PMYS.

HÖGER - STELLRECKT - GRtESSBACH - HAECKERHÖGER - STELLRECKT - GRtESSBACH - HAECKER

PATENTANWÄLTE IN STUTTGARTPATENT LAWYERS IN STUTTGART

A 42 448 m Applicant: Company A / S Raufoss

u-154 Anununisjonsfabrikker

July 18, 1977 2831 Raufoss, Norway

Patent claims:

Heat exchangers, especially oil coolers for motor vehicles, with separate line systems for a cooling liquid and a liquid to be cooled, each with one input and one Have outlet, characterized in that the line system for the liquid to be cooled is a Large number of transverse to the direction of liquid flow over has the entire cross-section of the line extending ribs (15), each of which has a plurality of flow openings (17) has that the flow openings of adjacent ribs (15) against each other are offset and that a plurality of ribs (16) is arranged in the line system of the cooling liquid, which are in thermal conduction contact with the ribs (15) in the line system of the liquid to be cooled.

Heat exchanger according to claim 1 .. characterized in that it has at least two plate-shaped profile elements (1,2) comprises parallel ribs (15,16) on both sides, which are arranged such that the flow openings (17) have Ribs (15) of one profile element (1,2) are located in the space between the corresponding flow openings (17) facing ribs (15) of the other profile element (2,1) ^ / and that the profile elements (1,2) are surrounded by walls (3,4,5,6) in such a way that between them an interlocking ribs (15) receiving first line system and on its outside a second conduit system can be formed, v / otoi die Channels of the second line system are in communication with a common inlet (9) and a common outlet (10).

Heat exchanger according to claim 2, characterized in that in each of the intermeshing ribs (15) there are a plurality of

709884/0920

ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

u - 154 - 2 -

July 18, 1977

Slots (17) is evenly spaced, and that the slots in a rib (15) by half a distance are offset from the slots in the adjacent rib (15).

4. Heat exchanger according to one of claims 2 or 3, characterized in that the ribs (15,16) on both sides of the Profile elements (1,2) run parallel to one another.

709884/0920