DE102011076172A1

DE102011076172A1 - Lamellenwärmeübertrager

Info

Publication number: DE102011076172A1
Application number: DE102011076172A
Authority: DE
Inventors: Gerd Gaiser
Original assignee: J Eberspaecher GmbH and Co KG
Current assignee: Eberspaecher Exhaust Technology GmbH and Co KG
Priority date: 2011-05-20
Filing date: 2011-05-20
Publication date: 2012-11-22
Also published as: US20140305621A1; CN109210971A; CN103733012A; JP5864731B2; WO2012159958A1; EP2710318A1; JP2014513788A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Lamellenwärmeübertrager (1), insbesondere für Fahrzeuganwendungen, mit mehreren mit Abstand in einer Stapelrichtung (5) aufeinander gestapelten Lamellen (2), die einen Lamellenstapel bilden, wobei die Lamellen (2) jeweils mehrere von Kragen (3) eingefasste Öffnungen (4) aufweisen, und die Kragen (3) benachbarter Lamellen (2) miteinander gekoppelt sind, so dass im Bereich der gekoppelten Kragen (3) jeweils ein Kanal (6) eines Kanalsystems (7) für einen ersten Strömungspfad (8) eines ersten Fluids ausgebildet ist und zwischen benachbarten Lamellen (2) ein zweiter Strömungspfad (9) eines zweiten Fluids ausgebildet ist, und mit Endplatten (10) an in der Stapelrichtung (5) voneinander entfernten Enden des Lamellenstapels, wobei die Kanäle (6) innerhalb der Endplatten (10) fluidisch miteinander verbunden sind. Ein derartiger Lamellenwärmeübertrager (1) ermöglicht, insbesondere durch einen rohrlosen Aufbau, eine kostengünstige und einfache Herstellung und Montage.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Lamellenwärmeübertrager, insbesondere für Fahrzeuganwendungen.
Wärmeübertrager dienen der Übertragung thermischer Energie von einem Fluid zu einem anderen Fluid. Während der Wärmeübertragung wird also insbesondere Wärme ausgetauscht, das heißt die Temperatur der Fluide werden angeglichen. Das erste warme Fluid wird also über den Wärmeübertrager durch das kältere zweite Fluid abgekühlt, wobei sich das zweite Fluid aufwärmt oder das erste Fluid ist das kältere und wird durch das zweite wärmere Fluid aufgewärmt, wobei sich das zweite Fluid abkühlt. Wärmeübertrager werden daher in zahlreichen Anwendungen eingesetzt. Bei Fahrzeugen etwa, dienen sie als Ladeluftkühler der Abkühlung der einer Brennkraftmaschine zuzuführenden Ladeluft, als Abgaswärmeübertrager oder als Heizungswärmeübertrager der Gewinnung der von der Brennkraftmaschine erzeugten Wärme zur weiteren Verwendung.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für einen Wärmeübertrager der eingangs genannten Art, eine verbesserte oder zumindest alternative Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine vereinfachte Herstellung auszeichnet.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, einen Wärmeübertrager als einen Lamellenwärmeübertrager auszubilden. Hierfür umfasst der Lamellenwärmeübertrager mehrere mit Abstand in einer Stapelrichtung aufeinander gestapelte Lamellen, welche einen Lamellenstapel bilden. Die jeweiligen Lamellen weisen dabei Öffnungen auf, die von Kragen eingefasst sind, wobei die Kragen benachbarter Lamellen miteinander gekoppelt sind, so dass im Bereich der gekoppelten Kragen jeweils ein Kanal eines Kanalsystems für einen ersten Strömungspfad eines ersten Fluids ausgebildet ist. Die Stapelung der Lamellen und somit der Kragen bildet also diese Kanäle des Kanalsystems, das durch die Öffnungen der jeweiligen Lamellen und den zugehörigen Kragen verläuft. Weiter ist durch die Stapelung der Lamellen ein zweiter Strömungspfad eines zweiten Fluids zwischen benachbarten Lamellen ausgebildet. Der zweite Strömungspfad entsteht also durch die mit Abstand zueinander gestapelten Lamellen. Der Lamellenwärmeübertrager weist weiter an in der Stapelrichtung voneinander entfernten Enden des Lamellenstapels Endplatten auf. Die Endplatten sind also bezüglich der Stapelrichtung an gegenüberliegenden Enden des Lamellenwärmeübertragers angeordnet. Die Endplatten sind weiter derart ausgebildet bzw. ausgestattet, dass die Kanäle innerhalb der Endplatten fluidisch miteinander verbunden sind. Ein derartiger Wärmeübertrager zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass die Umlenkungen des ersten Fluids zwischen den jeweiligen Kanälen innerhalb des Lamellenwärmeübertragers verlaufen, und dass der Lamellenwärmeübertrager in seinem Inneren rohrlos ausgestaltet ist.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Ränder der jeweiligen Lamellen auf zumindest einer Seite des Lamellenwärmeübertragers, das heißt die Ränder in einer Richtung senkrecht zur Stapelrichtung, derart ausgebildet, dass sie auf dieser Seite eine geschlossene Seitenwand des Lamellenstapels bilden. Hierzu weisen die entsprechenden Ränder der Lamellen eine von der Lamellenebene abgewinkelte Form auf, wobei sich benachbarte Ränder der jeweiligen Lamellen kontaktieren. Die Seitenwand bildenden Ränder sind also beispielsweise um den gleichen Winkel und in die gleiche Richtung von der zugehörigen Lamelle abgewinkelt. Dabei bilden bei einer bevorzugten Ausführungsform zwei sich gegenüberliegende Seiten des Lamellenwärmeübertragers durch die Ausbildung der entsprechenden Ränder der Lamellen jeweils eine geschlossene Seitenwand. Auch sind Ausführungsformen vorstellbar, bei denen benachbarte Seiten des Lamellenwärmeübertragers durch die entsprechende Ausbildung der Ränder der zugehörigen Lamellen jeweils eine geschlossene Seitenwand des Lamellenstapels bilden, wobei in dem Fall die gemeinsame Ecke der benachbarten Seitenwände durch eine entsprechende Form der jeweiligen Lamellen bzw. Ränder in diesem Bereich optional einen Umlauf von einer der Seitenwände zur benachbarten Seitenwand erlauben. Die Seitenwände, welche durch eine wie hier geschilderte Ausbildung der Ränder der Lamellen entstehen, haben insbesondere den Vorteil, dass auf den Einsatz bzw. Montage weiterer Bauteile verzichtet werden kann.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die einzelnen Lamellen derart gestapelt, dass die jeweiligen gekoppelten Kragen aneinander anliegen. Es weisen also insbesondere die direkt benachbarten und gekoppelten Kragen einen Kontakt auf. Die Kopplung der jeweiligen aneinander anliegenden Kragen ist dabei optional über Fügestellen, beispielsweise Schweißstellen und Lötstellen, realisiert.
Die Kragen der jeweiligen Lamellen können in beliebiger Form und Größe ausgebildet sein. Vorteilhaft sind jedoch Kragen, die kegelförmig ausgebildet sind. Diese führen insbesondere zu einer vereinfachten Stapelung der jeweiligen Lamellen, zu einer einfachen Kopplung der benachbarten Kragen bzw. der zugehörigen Öffnungen und gewährleisten zusätzlich den Abstand zwischen den einzelnen Lamellen. Als weiteres Bespiel für die Form der Kragen sei hier auf zylindrische, ellipsoidische, hyperboloidische, und paraboloitische Kragen hingewiesen. Es sind auch Ausführungsformen vorstellbar, bei denen unterschiedliche Formen von Kragen verwendet sind. Dabei weisen nicht alle Kragen des Lamellenwärmeübertragers die gleiche Orientierung auf. Es stehen also insbesondere nicht sämtliche Kragen einer Lamelle in die gleiche Richtung von der zugehörigen Lamelle ab. Die Kragen können also insbesondere derart ausgebildet sein, dass sie in der Strömungsrichtung des ersten Fluids oder entgegen dieser Strömungsrichtung bzw. entlang der Stapelrichtung der Lamellen oder entgegen der Stapelrichtung von der Lamelle abstehen. Hierzu sind beispielsweise benachbarte Kragen der Lamellen, die benachbarte Kanäle des Kanalsystems ausbilden, in entgegengesetzte Richtungen ausgebildet. Eine derartige Ausbildung der Kragen dient insbesondere dem Zweck, eine beispielsweise durch die Kanten der Kragen erzeugten Bremsung der Strömung zu verringern bzw. zu verstärken. Somit ist ein gewisser Einfluss auf eine Strömungsgeschwindigkeit des durch die Kanäle fließenden ersten Fluids möglich, womit die Zeit des Wärmetauschs innerhalb des Lamellenwärmeübertragers variierbar ist.
Es sei darauf hingewiesen, dass die einzelnen Kragen nicht zwingend eine einzelne Öffnung der zugehörigen Lamelle umfassen. Es sind auch Kragen vorstellbar, die gleichzeitig mehrere Öffnungen der zugehörigen Lamelle umfassen.
Bei einer weiteren Ausführungsform weisen die Endplatten jeweils eine oder mehrere Öffnungen auf, die jeweils der Zuführung oder der Abführung des ersten oder zweiten Fluids zum Lamellenwärmeübertrager dienen. Eine derartige Zuführung oder Abführung des ersten Fluids ist beispielsweise in einem Bereich der zugehörigen Endplatte angeordnet, in dem zwei Kanäle des Kanalsystems fluidisch miteinander verbunden sind. Dabei befinden sich die Zuführung vorzugsweise an einer der Endplatten und die Abführung an der anderen gegenüberliegenden Endplatte. Andere Ausführungsformen, bei denen die Zuführung und die Abführung an der gleichen Endplatte erfolgen, sind jedoch ebenso vorstellbar, wie Ausführungsformen, bei denen die Endplatten mehrere Zuführungen und/oder Abführungen aufweisen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Endplatten des Lamellenwärmeübertragers derart ausgebildet, dass sie jeweils die direkt benachbarten Lamellen außerhalb der Öffnungen bzw. Kragen dieser Lamellen kontaktieren. Diese Kontakte sind dabei linienartig oder flächenartig und dienen optional der Verbindung der Endplatten mit der jeweiligen direkt benachbarten Lamelle. Diese Verbindung ist dabei beispielsweise durch ein Fügeverfahren realisiert. Die Kontakte zwischen den Endplatten und den benachbarten Lamellen stellen nun eine fluidische Verbindung zwischen den Kanälen her und gewährleisten eine Trennung zwischen den beiden Strömungspfaden des ersten und des zweiten Fluids. Hierzu weisen die Endplatten beispielsweise Plattenhohlräume auf, wobei die einzelnen Plattenhohlräume an ihren jeweiligen Enden die benachbarte Lamelle in einem Bereich außerhalb der Öffnungen dieser Lamellen bzw. der Kragen dieser Lamellen berühren und somit kontaktieren. Die Hohlräume der Endplatten weisen dabei vorzugsweise eine geordnete, insbesondere periodische, Anordnung auf.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform, sind die Plattenhohlräume zumindest einer der Endplatten derart ausgebildet, dass sie jeweils ein Austrittsende eines einzigen Kanals mit einem Eintrittsende eines einzigen anderen Kanals verbinden. Die Plattenhohlräume bilden also Verbindungskanäle, die die jeweiligen Kanäle des ersten Fluids miteinander verbinden. Die jeweiligen Austrittsenden bzw. Eintrittsenden der Kanäle sind dabei bezüglich des ersten Strömungspfades des ersten Fluids definiert, welcher auch durch die Verbindungskanäle der Endplatten und somit den Plattenhohlräumen bestimmt ist. Alternativ sind die Plattenhohlräume derart ausgebildet, dass sie jeweils Austrittsenden von mehreren Kanälen mit Eintrittsenden von mehreren anderen Kanälen verbinden. Die Plattenhohlräume bilden also Verbindungskammern, die Einfluss auf den Strömungspfad und somit auf die erwähnten Austrittsenden sowie Eintrittsenden nehmen. Es sind weiter auch Ausführungsformen vorstellbar, bei denen die Endplatten sowohl einen oder mehrere Verbindungskanäle als auch einen oder mehrere Verbindungskammern sowie eine beliebige Kombination aus Verbindungskanälen und Verbindungskammern aufweisen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Kragen bzw. Öffnungen der einzelnen Lamellen derart ausgebildet bzw. geformt, dass die Kanäle des Kanalsystems parallel zueinander verlaufen. Hierzu weisen beispielsweise die Kragen der Lamellen des Lamellenwärmeübertragers in die gleiche Richtung oder in entgegengesetzte Richtungen. Zusätzlich oder alternativ verlaufen die Kanäle in Linien, die quer zur Strömungsrichtung des zweiten Fluids nebeneinander verlaufen. Dabei können diese Linien eine parallele Anordnung aufweisen. Es sind jedoch auch Anordnungen der Linien vorstellbar, bei denen die Linien die in der Strömungsrichtung des zweiten Fluids aufeinander folgen, zueinander fluchten oder quer zur Strömungsrichtung des zweiten Fluids versetzt angeordnet sind.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform verläuft zumindest eine Hülse durch zumindest einen der durch die Kragen ausgebildeten Kanäle. Die Hülse dient nun insbesondere dem Zweck, eine Verbindung der einzelnen Lamellen, beispielsweise durch Löten, zu ermöglichen. Weiter erhöht die Hülse insbesondere die Stabilität des Lamellenwärmeübertragers durch eine tragende Funktion.
Die Lamellen des Lamellenwärmeübertragers sowie die Endplatten sind bedingt durch die thermischen Gegebenheiten während des Betriebs des Lamellenwärmeübertragers sowie den geforderten Wärmeleitfähigkeiten vorzugsweise aus thermoresistenten Materialien mit geeigneter Wärmeübertragung hergestellt. Dabei sei insbesondere auf Metalle sowie Metalllegierungen, wie etwa Aluminium, Blech und Nickelbasislegierung sowie Aluminiumlegierungen hingewiesen. Eine besonders einfache und somit kostengünstige Herstellung der einzelnen Lamellen bzw. des Lamellenwärmeübertragers sowie den zugehörigen Kragen und Öffnungen ist dabei insbesondere durch Ausstanzen bzw. Innenhochdruckformen (Hydro-Forming) möglich. Ein derartiges Herstellverfahren ist insbesondere bei den einzelnen Lamellen aus einem zusammenhängenden Werkstoff, insbesondere Metall bzw. Metalllegierungen, bevorzugt. Die Kragen der einzelnen Lamellen können weiter insbesondere durch ein Ausstülpverfahren hergestellt werden.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Öffnungen der jeweiligen Lamellen des Lamellenwärmeübertragers beliebige Formen und Größen aufweisen können. Als bevorzugte Ausführungsform sei hier auf eine runde Öffnung hingewiesen, die gänzlich von einem einzigen zugehörigen Kragen eingefasst ist. Es sind jedoch auch weitere Formen von Öffnungen, beispielsweise elliptische oder ovale sowie eckige Formen, vorstellbar.
Es sei ferner darauf hingewiesen, dass der Lamellenwärmeübertrager eine einfache Montage sowie eine leichte Variation der Größe zulässt. So sind zur Änderung der Größe des Lamellenübertrages lediglich die Anzahl der Lamellen des Lamellenwärmeübertragers zu variieren. Die Herstellung anderer Bauteile, beispielsweise Rohre, in verschiedenen Größen entfallen somit. Folglich sind Lamellenwärmeübertrager in zahlreichen Anwendungen einsetzbar. Als Beispiele hierfür seien Abgaswärmeübertrager, Verdampfer, Abgasrückführkühler, Ladeluftkühler, Kondensatoren, Heizungswärmeübertrager, Klimatisierungseinrichtungen sowie Abwärmenutzungsvorrichtungen genannt.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch,
1 eine Seitenansicht eines Ausschnitt eines Lamellenwärmeübertragers,
2 einen Querschnitt durch einen Lamellenwärmeübertrager,
3 und 4 jeweils eine perspektivische Ansicht eines Lamellenwärmeübertragers, bei unterschiedlichen Ausführungsformen,
5 und 6 jeweils einen Querschnitt durch einen Ausschnitt eines Lamellenwärmeübertragers, bei unterschiedlichen Ausführungsformen.
Entsprechend den 1 bis 6 umfasst ein Lamellenwärmeübertrager 1 in einer Stapelrichtung 5 aufeinander gestapelte Lamellen 2, die jeweils von Kragen 3 eingefasste Öffnungen 4 aufweisen. Dabei weisen die gestapelten Lamellen 2 einen Abstand zur direkt benachbarten Lamelle 2 auf. Weiter sind die Kragen 3 benachbarter Lamellen 2 in der Stapelrichtung 5 miteinander verbunden. Durch diese Verbindungen bilden die in der Stapelrichtung 5 benachbarten Kragen 3 jeweils ein Kanal 6 eines Kanalsystems 7. Die Kanäle 6 des Kanalsystems 7 bilden weiter einen ersten Strömungspfad 8 für ein erstes Fluid aus. Zudem entsteht, insbesondere durch den Abstand der benachbarten Lamellen 2 sowie den Kragen 3, zwischen benachbarten Lamellen 2 ein zweiter Strömungspfad 9 für ein zweites Fluid. Wie weiter in den 2 bis 4 gezeigt ist, umfasst ein Lamellenwärmeübertrager 1 zu dem zwei Endplatten 10, wobei eine fluidische Verbindung der Kanäle 6 des ersten Fluids innerhalb dieser Endplatten 10 erfolgt.
Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform, sind die Kragen 3 der jeweiligen Lamellen 2 kegelförmig ausgebildet. Zudem weisen alle Kragen 3 der Lamellen 2 die gleiche Größe auf und sind in die gleiche Richtung orientiert, das heißt alle Kragen 3 stehen in der Stapelrichtung 5 von der zugehörigen Lamelle 2 ab. Jeweils zwei sich gegenüberliegende Ränder 11 der einzelnen Lamellen 2 sind von der zugehörigen Lamelle 2 in Stapelrichtung 5 abgewinkelt. Dadurch kontaktieren sich die in Stapelrichtung 5 benachbarten Ränder 11 der direkt benachbarten Lamellen 2 flächenartig, wobei die Abwinkelung der Ränder 11 den Abstand der jeweiligen Lamelle 2 zur benachbarten Lamelle 2 bestimmt. Durch die gleiche Größe sowie Form aller Ränder 11, sowie die gleiche Abwinklung aller in Stapelrichtung 5 benachbarten Ränder 11 auf den jeweiligen Seiten der Lamellen 2, ergibt sich somit der gleiche Abstand zwischen jeweils direkt benachbarten Lamellen 2. Durch diesen Abstand versinken die kegelförmigen Kragen 3 in die in Stapelrichtung 5 direkt benachbarte Öffnung 4 bzw. in den Kragen 3 der direkt benachbarten Lamelle 2. Dadurch bilden sich parallele Kanäle 6 des Kanalsystems 7 aus, die parallel zur Stapelrichtung 5 verlaufen. Der flächige Kontakt der in Stapelrichtung 5 direkt benachbarten Ränder 11 der jeweiligen Lamellen 2 bilden weiter auf der jeweiligen Seite jeweils eine geschlossene Seitenwand 12 des Lamellenstapels. Dabei sind die sich flächenartig kontaktierenden Ränder 11 in den jeweiligen Kontaktflächen 13 über Fügestellen 14 miteinander verbunden.
Bei dem in 2 gezeigten Lamellenwärmeübertrager 1 weisen die Kragen 3 der Lamellen 2 eine Kegelform auf. Die Lamellen 2 sind derart gestapelt, dass die gekoppelten Kragen 3 jeweils aneinander anliegen und über dadurch entstehende Kontaktflächen 13 durch Fügestellen 14 miteinander gekoppelt sind. Die Endplatten 10 dieses Lamellenwärmeübertragers 1 weisen Hohlräume 15 auf, die die gleiche Größe und Form aufweisen und jeweils durch Trennabschnitte 16, die ebenfalls jeweils die gleiche Größe und Form aufweisen, getrennt sind. Eine der Endplatten 10, die in Stapelrichtung 5 oben am Lamellenwärmeübertrager 1 angeordnet ist, verbindet durch jeweils einen der Hohlräume 15 zwei in einer Richtung 17 senkrecht zur Stapelrichtung 5 direkt benachbarte Kanäle 6 und trennt durch den Trennungsabschnitt 16 die Verbindung zwischen einem der durch den Hohlraum 15 verbundenen Kanäle 6 und einem in der Richtung 17 weiteren direkt benachbarten Kanal 6. Die Hohlräume 15 der Endplatte 10 sind also als Verbindungskanäle ausgebildet. Die Verbindung zwischen den beiden zuletzt genannten und durch den Trennungsabschnitt 16 der oberen Endplatte 10 getrennten Kanäle 6 wird durch einen Hohlraum 15 der anderen bezüglich der Stapelrichtung 5 unteren Endplatte 10 realisiert, welche die gleiche Form und Größe von Hohlräumen 15 und Trennabschnitten 16 aufweist, wie die obere Endplatte 10. Hierzu sind die Hohlräume 15 der unteren Platte 10 relativ zur oberen Endplatte 10 um die halbe Breite eines der Hohlräume 15 entlang der Richtung 17 versetzt. Die jeweiligen Endplatten 10 kontaktieren weiter über ihre Trennungsabschnitte 16 die jeweils direkt benachbarte Lamelle 2 in einem ebenen Bereich dieser Lamellen 2 außerhalb der Kragen 3 und den Öffnungen 4. Dabei sind die Endplatten 10 derart ausgebildet, dass der Abstand zwischen zwei direkt benachbarten Trennungsabschnitten 16 der jeweiligen Endplatten 10 den doppelten Abstand zweier in der Richtung 17 direkt benachbarter Kanäle 6 entspricht. Weiter kontaktieren die Endplatten 10 über ihre Trennabschnitte 16, die jeweils benachbarte Lamelle 2 flächenartig. Im Bereich dieses flächenartigen Kontakts sind die Endplatten 10 über Fügestellen 14 mit den benachbarten Lamellen 2 verbunden.
Die in den 3 und 4 gezeigten Lamellenwärmeübertrager 1 weisen zusätzlich eine Öffnung 18 an der in Stapelrichtung 5 oberen Endplatte 10 auf, die über ein Rohr 19 die Zuführung bzw. Abführung des ersten Fluids ins Kanalsystem 8 ermöglicht. Dabei ist die Öffnung 18 der Endplatte 10 an einem Hohlraum 15 der Endplatte 10 angeordnet, welche eine in einer Richtung 20 quer zur Stapelrichtung 5 und entlang einer Richtung 21 quer zur Stapelrichtung 5 äußersten Kanalreihe 22 des Lamellenwärmeübertragers 1 miteinander verbindet. Dieser Hohlraum 15 ist also als Verbindungskammer ausgebildet. Die in 3 und 4 gezeigten Ausführungsformen des Lamellenwärmeübertragers 1 zeigen weiter obere Endplatten 10 mit unterschiedlichen Hohlräumen.
Die obere Endplatte 10 des in 3 gezeigten Lamellenwärmeübertragers 1 weist Hohlräume 15 auf, die jeweils zwei entlang der Richtung 21 direkt benachbarte Kanäle 6 miteinander verbinden. Zwischen diesen Hohlräumen 15 weist die Endplatte 10 Trennungsabschnitte 16 auf, die keine Verbindung zwischen in der Richtung 20 benachbarten Kanälen 6 erlauben. Diese Hohlräume 15 sind also als Verbindungskanäle ausgebildet.
Die Hohlräume 15 der oberen Endplatte 10 der in 4 gezeigten Ausführungsform weisen eine Länge auf, die der Länge des Wärmeübertragers 1 entlang der Richtung 20 entspricht, und eine Breite, die den Abstand zweier in der Richtung 21 direkt benachbarter Kanäle 6 entspricht. Dadurch verbinden diese Hohlräume 15 jeweils zwei in der Richtung 21 direkt benachbarte und in der Richtung 20 verlaufende Kanalreihen 22. Diese Hohlräume 15 sind also als Verbindungskammern ausgebildet.
Bei dem in 5 gezeigten Ausschnitt eines Lamellenstapels eines Lamellenwärmeübertragers 1 ist in den jeweiligen gezeigten Kanälen 6 eine Hülse 23 koaxial zu diesen Kanälen 6 angeordnet und kontaktiert diese. Die jeweiligen Hülsen 23 sind weiter über Kontaktstellen mit den zugehörigen Kanälen 6 verbunden. Die Hülsen 23 dienen somit insbesondere der Verbindung der Lamellen 2 und stabilisieren den Lamellenwärmetauscher 1 zusätzlich.
6 zeigt gestapelte Lamellen 2 eines Lamellenwärmeübertragers 1. Dabei sind alle Kragen 3 kegelförmig ausgebildet. Weiter weisen je zwei in Richtung 17 direkt benachbarte Kragen 3 der einzelnen Lamellen 2 entgegengesetzte Orientierungen auf. Die Kragen 3 sind also derart ausgebildet, dass während ein Kragen 3 von der zugehörigen Lamelle 2 in Stapelrichtung 5 absteht, der in der Richtung 17 direkt zu diesem Kragen 3 benachbarte Kragen 3 entgegen der Stapelrichtung 5 von der zugehörigen Lamelle 2 absteht. Zudem sind die Kragen 3 des Lamellenstapels derart ausgebildet, dass die Kragen 3 des selben Kanals 6 jeweils in die gleiche Richtung, also alle in Stapelrichtung 5 oder alle entgegen der Stapelrichtung 5, von den zugehörigen Lamellen 2 abstehen. Dadurch ist nun insbesondere durch die Kanten 24 der Kragen 3, und eine entsprechende Wahl der Strömungsrichtung bzw. des Strömungspfades 8 durch die Kanäle 6, eine Einflussnahme auf die Strömungsgeschwindigkeit des ersten Fluids bzw. auf den Strömungswiderstand und die Wärmeübertragung möglich.

Claims

Lamellenwärmeübertrager (1), insbesondere für Fahrzeuganwendungen, – mit mehreren mit Abstand in einer Stapelrichtung (5) aufeinander gestapelten Lamellen (2), die einen Lamellenstapel bilden, – wobei die Lamellen (2) jeweils mehrere von Kragen (3) eingefasste Öffnungen (4) aufweisen, – wobei die Kragen (3) benachbarter Lamellen (2) miteinander gekoppelt sind, so dass im Bereich der gekoppelten Kragen (3) jeweils ein Kanal (6) eines Kanalsystems (7) für einen ersten Strömungspfad (8) eines ersten Fluids ausgebildet ist, – wobei zwischen benachbarten Lamellen (2) ein zweiter Strömungspfad (9) eines zweiten Fluids ausgebildet ist, – mit Endplatten (10) an in der Stapelrichtung (5) voneinander entfernten Enden des Lamellenstapels, – wobei die Kanäle (6) innerhalb der Endplatten (10) fluidische miteinander verbunden sind.
Lamellenwärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ränder (11) der Lamellen (2) auf zumindest einer Seite des Lamellenwärmeübertragers (1) derart ausgebildet sind, dass diese eine geschlossene Seitenwand (12) des Lamellenstapels bilden.
Lamellenwärmeübertrager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kragen (3) der Lamellen (2) kegelförmig ausgebildet sind.
Lamellenwärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kragen (3) der Lamellen (2) in einer Strömungsrichtung des ersten Fluids oder entgegen der Strömungsrichtung des ersten Fluids von der jeweiligen Lamelle (2) abstehen.
Lamellenwärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Endplatten (10) jeweils zumindest eine Öffnung (18) aufweisen, die der Zuführung oder Abführung des ersten oder zweiten Fluids zum Lamellenwärmeübertrager (1) dient.
Lamellenwärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, – dass die Endplatten (10) jeweils die direkt benachbarte Lamelle (2) außerhalb der Öffnungen (4) bzw. Kragen (3) kontaktieren, und – dass durch diese Kontakte eine fluidische Verbindung zwischen den Kanälen (6) entsteht, und – dass durch die Kontakte eine Trennung zwischen den beiden Strömungspfaden (8, 9) des ersten und des zweiten Fluids erhalten bleibt.
Lamellenwärmeübertrager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, – dass der Kontakt zwischen den Endplatten (10) und den jeweils benachbarten Lamellen (2) linienförmig oder flächig ist, und/oder – dass die Endplatten (10) über diesen Kontakt an der direkt benachbarten (2) Lamelle befestigt sind.
Lamellenwärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass die Endplatten (2) jeweils Plattenhohlräume (15) aufweisen, womit die jeweiligen Kanäle (6) miteinander fluidisch verbunden sind.
Lamellenwärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, – dass die Plattenhohlräume (15) zumindest einer der Endplatten (10) Verbindungskanäle bilden, die jeweils ein Austrittsende eines einzigen Kanals (6) mit einem Eintrittsende eines einzigen anderen Kanals (6) verbinden, oder – dass die Plattenhohlräume (15) zumindest einer der Endplatten (10) Verbindungskammern bilden, die jeweils Austrittsenden von mehreren Kanälen (16) mit Eintrittsenden von mehreren anderen Kanälen (6) verbinden.
Lamellenwärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, – dass die Kanäle (6) parallel zueinander verlaufen, und/oder – dass die Kanäle (6) in quer zur Strömungsrichtung (9) des zweiten Fluids verlaufende Linien des zweiten Fluids nebeneinander angeordnet sind, wobei insbesondere vorgesehen sein kann, dass die Kanäle (6) in Linien, die in der Strömungsrichtung (9) des zweiten Fluids aufeinanderfolgen, zueinander fluchten oder quer zur Strömungsrichtung (9) des zweiten Fluids versetzt angeordnet sind.
Lamellenwärmeübertrager nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die gekoppelten Kragen (3) aneinander anliegen und/oder über Fugestellen (14) gekoppelt sind.
Lamellenwärmeübertrager nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Hülse (23) durch zumindest einer der durch die Kragen (3) ausgebildeten Kanäle (6) verläuft und diesen insbesondere isoliert.