DE102023210867A1 - Cooler with two largely parallel plates - Google Patents
Cooler with two largely parallel plates Download PDFInfo
- Publication number
- DE102023210867A1 DE102023210867A1 DE102023210867.4A DE102023210867A DE102023210867A1 DE 102023210867 A1 DE102023210867 A1 DE 102023210867A1 DE 102023210867 A DE102023210867 A DE 102023210867A DE 102023210867 A1 DE102023210867 A1 DE 102023210867A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- plate
- cooler
- plates
- flow
- until
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims abstract description 56
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 29
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 9
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 5
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 230000012447 hatching Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D9/0031—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
- F28D9/0037—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the conduits for the other heat-exchange medium also being formed by paired plates touching each other
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D9/0031—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
- F28D9/0043—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another
- F28D9/005—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another the plates having openings therein for both heat-exchange media
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D9/0031—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
- F28D9/0043—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another
- F28D9/0056—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another with U-flow or serpentine-flow inside conduits; with centrally arranged openings on the plates
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
- F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
- F28F3/04—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element
- F28F3/042—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element in the form of local deformations of the element
- F28F3/046—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element in the form of local deformations of the element the deformations being linear, e.g. corrugations
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
- F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
- F28F3/04—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element
- F28F3/048—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element in the form of ribs integral with the element or local variations in thickness of the element, e.g. grooves, microchannels
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
- F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
- F28D2021/008—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for vehicles
- F28D2021/0085—Evaporators
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
Ein Kühler (10) weist zumindest zwei derart geformte und miteinander verbundene, insbesondere verlötete, weitgehend parallele Platten (12, 14, 50, 54) auf und zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest ein in der einen Platte (50) ausgebildeter Strömungskanal (34) unterbrochen ist und diese Platte zumindest eine Barriere derart aufweist, dass eine erste Fluid-, insbesondere Kältemittelströmung in einen in der anderen Platte (54) ausgebildeten Strömungskanal umgelenkt wird, und zumindest zwei Strömungskanälen (34), bevorzugt jedem Strömungskanal (34) ein separater Ein- (26) und bevorzugt auch Auslass (26) zugeordnet ist, und zwischen den Platten (12, 14, 50, 54) ein geschlossener Strömungsraum (56) für ein zweites Fluid, beispielsweise ein Kühlmittel ausgebildet ist.A cooler (10) has at least two largely parallel plates (12, 14, 50, 54) shaped in this way and connected to one another, in particular soldered, and is characterized in that at least one flow channel (34) formed in one plate (50) is interrupted and this plate has at least one barrier such that a first fluid, in particular coolant flow, is diverted into a flow channel formed in the other plate (54), and at least two flow channels (34), preferably each flow channel (34), are assigned a separate inlet (26) and preferably also an outlet (26), and a closed flow space (56) for a second fluid, for example a coolant, is formed between the plates (12, 14, 50, 54).
Description
Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung betrifft einen Kühler mit zwei weitgehend parallelen Platten.The invention relates to a cooler with two largely parallel plates.
Stand der TechnikState of the art
Beispielsweise aus der
Aus der
Schließlich betrifft die
Darstellung der ErfindungDescription of the invention
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen kompakten und/oder im Hinblick auf den Wärmeübergang verbesserten Kühler zu schaffen.Against this background, the object of the invention is to create a compact and/or improved cooler with regard to heat transfer.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch den Gegenstand des Anspruchs 1.This problem is solved by the subject matter of claim 1.
Demzufolge weist dieser zwei derart geformte und miteinander verbundene, insbesondere verlötete, weitgehend parallele Platten auf, dass zumindest ein in der einen Platte ausgebildeter Strömungskanal unterbrochen ist und diese Platte zumindest eine Barriere derart aufweist, dass eine Fluid-, insbesondere Kältemittelströmung in einen in der anderen Platte ausgebildeten Strömungskanal umgelenkt wird.Accordingly, it has two largely parallel plates which are shaped and connected to one another, in particular soldered, in such a way that at least one flow channel formed in one plate is interrupted and this plate has at least one barrier such that a fluid, in particular coolant flow, is diverted into a flow channel formed in the other plate.
Mit anderen Worten sind die Strömungskanäle abschnittsweise und alternierend in der einen und der anderen Platte ausgebildet. Die Platten sind im Hinblick auf die ebenen Bereiche zwischen jeglichen Strömungskanälen parallel zueinander und miteinander verbunden. Um die beschriebene Umlenkung von einem Strömungskanal in der einen Platte in einen Strömungskanal der anderen Platte zu gewährleisten, überlappen sich die in der jeweiligen Platte ausgebildeten Strömungskanäle. Die vorangehend erwähnten Barrieren, die im Wesentlichen das Ende eines in einer Platte ausgebildeten Strömungskanalabschnitts bilden, wirken somit als Leitelemente für die Umleitung sowie als Turbulatoren, die den Wärmeübergang verbessern. Gleichzeitig kann der Kühler oder allgemein Wärmeübertrager kompakt gehalten werden. Wie nachfolgend genauer beschrieben, können die Platten darüber hinaus derart miteinander verbunden werden, dass sie einer besonders hohen Belastung durch Innendruck standhalten.In other words, the flow channels are formed in sections and alternately in one and the other plate. The plates are parallel to one another and connected to one another with regard to the flat areas between any flow channels. In order to ensure the described deflection from a flow channel in one plate to a flow channel in the other plate, the flow channels formed in the respective plate overlap. The previously mentioned barriers, which essentially form the end of a flow channel section formed in a plate, thus act as guide elements for the diversion and as turbulators that improve the heat transfer. At the same time, the cooler or heat exchanger in general can be kept compact. As described in more detail below, the plates can also be connected to one another in such a way that they can withstand a particularly high load due to internal pressure.
Wenn üblicherweise ein Zwischenraum zwischen zwei Platten als Ebene definiert wird, kann eine konventionelle Fluid-, insbesondere Kältemittelströmung als zweidimensional bezeichnet werden. Demgegenüber stellt sich die in dem erfindungsgemäßen Wärmeübertrager ausgebildete Strömung insofern als dreidimensional dar, als das Fluid, insbesondere Kältemittel, zumindest abschnittsweise in einer Vertiefung, einem Kanal oder einer Erhebung einer ersten Platte, begrenzt durch einen anliegenden ebenen Bereich der zweiten Platte strömt, und in einem anderen Abschnitt in einer Erhebung, Vertiefung oder einem Kanal der zweiten Platte und begrenzt durch einen daran anliegenden ebenen Bereich der ersten Platte.If a gap between two plates is usually defined as a plane, a conventional fluid flow, in particular a coolant flow, can be described as two-dimensional. In contrast, the flow formed in the heat exchanger according to the invention is three-dimensional in that the fluid, in particular a coolant, flows at least in sections in a depression, a channel or a protrusion of a first plate, delimited by an adjacent flat region of the second plate, and in another section in a protrusion, depression or a channel of the second plate and delimited by an adjacent flat region of the first plate.
Anders betrachtet, wenn ein Layout des einen oder der mehreren Strömungskanäle mit unterschiedlichen Farben entsprechend einer Strömung in einer Vertiefung oder dergleichen der einen Platte einerseits und der anderen Platte andererseits mit unterschiedlichen Farben gekennzeichnet wird, zeigen sich unterschiedliche Farben im Verlauf des Strömungskanals. Ein zweites Fluid, beispielsweise ein Kühlmittel, das Wärme an das in den Platten alternierend strömende Kältemittel abgibt, strömt in den verbleibenden Plattenzwischenräumen, die durch einen umlaufenden seitlichen Steg begrenzt sind. Hier kann in dem Wärmeübertrager sowohl ein Gleich-, als auch ein Gegen-, als auch ein Kreuz-Gegenstrom ausgebildet werden.Viewed differently, if a layout of the one or more flow channels is marked with different colors corresponding to a flow in a recess or the like of one plate on the one hand and the other plate on the other hand, different colors appear in the course of the flow channel. A second fluid, for example a coolant, which gives off heat to the coolant flowing alternately in the plates, flows in the remaining plate spaces, which are delimited by a circumferential lateral web. Here, both a cocurrent, countercurrent, and cross-countercurrent flow can be formed in the heat exchanger.
Ferner weist der Kühler an den Außenseiten typischerweise weitgehend ebene Außenplatten auf, die vorzugsweise Ein- und Auslass für ein Fluid, dass beispielsweise Wärme an ein Kältemittel abgibt, aufweisen. Dies stellt im Wesentlichen eine Anschlussmöglichkeit an das Fluidsystem eines Fahrzeugs bereit. Grundsätzlich kann hierbei an beiden Seiten des Kühlers und an jeder der beiden Außenplatten ein Anschluss ausgebildet sein.Furthermore, the cooler typically has largely flat outer plates on the outside, which preferably have an inlet and outlet for a fluid that, for example, releases heat to a coolant. This essentially provides a connection option to the fluid system of a vehicle. In principle, a connection can be formed on both sides of the cooler and on each of the two outer plates.
Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass die inklusive der Außenplatten zumindest vier Platten in geeigneter Weise mechanisch miteinander verbunden, insbesondere verlötet sind, sodass insgesamt ein Kühler mit hoher Festigkeit entsteht. Dies betrifft sowohl die Festigkeit gegen Innendruck als auch gegen externe mechanische Belastung.For the sake of completeness, it should be mentioned that at least four plates, including the outer plates, are mechanically connected to one another in a suitable manner, in particular soldered, so that overall a cooler with high strength is created. This applies both to the strength against internal pressure and to external mechanical stress.
Ferner kann der Kühler an das Kühlsystem eines Fahrzeugs angeschlossen sein. Darüber hinaus weist der erfindungsgemäße Kühler einen niedrigen Druckverlust und, wie erwähnt, eine hohe Festigkeit auf. Die Außen- und oder jegliche Zwischen- oder Trennplatten können je nach Anforderung vollständig mit den Platten, in denen Strömungskanäle ausgebildet sind, abschließen oder an zumindest einer Seite nach innen versetzt sein.Furthermore, the cooler can be connected to the cooling system of a vehicle. Furthermore, the cooler according to the invention has a low pressure loss and, as mentioned, a high strength. Depending on requirements, the outer and/or any intermediate or separating plates can be completely flush with the plates in which flow channels are formed or can be offset inwards on at least one side.
Im Bereich der Überlappung zwischen zwei Kühlkanalabschnitten in zwei verschiedenen Platten ergibt sich somit eine Strömungskanalhöhe, die doppelt so groß ist wie die Tiefe der in einer Platte ausgebildeten Vertiefung. Gleiches gilt für den Strömungsraum für das Fluid in den verbleibenden Plattenzwischenräumen mit Ausnahme der an die Außenplatten angrenzenden Strömungsräumen für das Fluid.In the area of overlap between two cooling channel sections in two different plates, this results in a flow channel height that is twice as large as the depth of the recess formed in one plate. The same applies to the flow space for the fluid in the remaining plate spaces, with the exception of the flow spaces for the fluid adjacent to the outer plates.
Es sei ferner erwähnt, dass für die Ein- und Auslässe für das Kältemittel, also in die beschriebenen Plattenzwischenräume, bei einer Plattendicke von beispielsweise 0,6 mm ein Durchmesser von 4,0 bis 4,4 mm, und bei einer Plattendicke von 0,4 mm ein Durchmesser von 2,8 bis 3,2 mm bevorzugt wird.It should also be mentioned that for the inlets and outlets for the coolant, i.e. in the described inter-plate spaces, a diameter of 4.0 to 4.4 mm is preferred for a plate thickness of, for example, 0.6 mm, and a diameter of 2.8 to 3.2 mm is preferred for a plate thickness of 0.4 mm.
Besonders druckstabil wird der erfindungsgemäße Kühler dadurch, dass zumindest zwei Strömungskanälen, bevorzugt jedem Strömungskanal in der jeweiligen Platte ein separater Ein- und bevorzugt auch Auslass zugeordnet ist, dass mit anderen Worten die Fluid-, insbesondere Kältemittelströmung bereits außerhalb der Platten, wo die Stabilität leichter gewährleistet werden kann, auf mehrere Kanäle aufgeteilt wird.The cooler according to the invention is particularly pressure-stable in that at least two flow channels, preferably each flow channel in the respective plate, are assigned a separate inlet and preferably also an outlet, in other words that the fluid, in particular coolant flow, is already divided into several channels outside the plates, where stability can be more easily ensured.
In vorteilhafter Weise erfolgt dadurch effizient eine Wärmeübertragung zu einem zweiten, flüssigen Fluid, dass zwischen den Platten ein geschlossener Strömungsraum für ein zweites Fluid, beispielsweise ein Kühlmittel ausgebildet ist.Advantageously, heat transfer to a second, liquid fluid is efficiently achieved by forming a closed flow space for a second fluid, for example a coolant, between the plates.
Derzeit bevorzugte Einsatzgebiete des erfindungsgemäßen Kühlers sind Chiller, also Kühlmittelkühler und Direktkältemittelverdampfer.Currently preferred areas of application of the cooler according to the invention are chillers, i.e. coolant coolers and direct refrigerant evaporators.
Bevorzugte Weiterbildungen sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.Preferred further developments are described in the further claims.
Das erfindungsgemäße Design kann in vorteilhafter Weise durch eine einzige Art von Platte mit Strömungskanälen realisiert werden, die alternierend um 180° gedreht verwendet bzw. in dem Wärmeübertrager verbaut wird. Hierdurch kann im Inneren des Wärmeübertragers lediglich eine einzige Art von Strömungsverlauf, beispielsweise U- oder mäanderförmig, oder mehrfach U-förmig realisiert werden. Zusammen mit den Außenplatten als weiterem Plattentyp genügen somit zwei Arten von Platten. Da es in bestimmten Anwendungsfällen Vorteile bieten könnte, in einem derartigen Wärmeübertrager eine zweite Art von Strömungsverlauf vorzusehen, kann auch dies in vorteilhafter Weise durch die Verwendung von maximal zwei unterschiedlichen Arten von Platten mit Strömungskanälen in effizienter Weise realisiert werden.The design according to the invention can be advantageously implemented using a single type of plate with flow channels, which is used alternately rotated by 180° or installed in the heat exchanger. This means that only a single type of flow pattern, for example U-shaped or meandering, or multiple U-shaped, can be implemented inside the heat exchanger. Together with the outer plates as a further type of plate, two types of plates are therefore sufficient. Since it could be advantageous in certain applications to provide a second type of flow pattern in such a heat exchanger, this can also be implemented efficiently by using a maximum of two different types of plates with flow channels.
Wie bereits erwähnt, können die erfindungsgemäßen Strömungskanäle durch Miteinanderverbinden ein und derselben Art von Platte, eine davon beispielsweise um 180° gedreht, realisiert werden.As already mentioned, the flow channels according to the invention can be realized by connecting one and the same type of plate together, one of them, for example, rotated by 180°.
Gleichzeitig kann in vorteilhafter Weise die Dicke zumindest einer Platte auf 0,6 mm oder weniger reduziert werden, ohne die Festigkeit zu stark zu verringern. In Abhängigkeit von der Vorgehensweise bei der Fertigung sowie den jeweiligen Anforderungen können sich die Plattendicken zueinander unterscheiden. Als Minimaldicke wird derzeit 0,4 mm bevorzugt, und für die Tiefe eines in einer Platte ausgebildeten Strömungskanals haben sich bei ersten Simulationen und Versuchen 0,65 bis 0,8 mm als vorteilhaft erwiesen. Im Bereich der Überlappungen von zwei Strömungskanalabschnitten in zwei aufeinanderliegenden Platten ergibt sich somit eine Gesamthöhe oder -tiefe von 1,3 bis 1,6 mm. Derartige Maße werden derzeit als Optimum im Hinblick auf einen robusten Lötprozess, den Druckverlust, die Wärmeübertragungsleistung und die Festigkeit angesehen.At the same time, the thickness of at least one plate can be advantageously reduced to 0.6 mm or less without reducing the strength too much. Depending on the manufacturing process and the respective requirements, the plate thicknesses can differ from one another. 0.4 mm is currently preferred as the minimum thickness, and 0.65 to 0.8 mm have proven to be advantageous for the depth of a flow channel formed in a plate in initial simulations and tests. In the area of overlap between two flow channel sections in two plates lying on top of one another, this results in a total height or depth of 1.3 to 1.6 mm. Such dimensions are currently considered to be optimum with regard to a robust soldering process, pressure loss, heat transfer performance and strength.
Im Hinblick auf die Strömungsgeometrie hat sich bei ersten Simulationen eine Mäander- und/oder gegebenenfalls mehrfache, insbesondere dreifache U-Form und/oder eine geradlinige Strömung als vorteilhaft erwiesen. Die Mäander können vergleichsweise komplex und hierdurch in besonderer Weise den Anforderungen angepasst sein. Eine U-Form weist im Wesentlichen rechtwinklig verbundene Abschnitte auf.With regard to the flow geometry, initial simulations have shown that a meander and/or possibly multiple, in particular triple U-shape and/or a straight-line flow are advantageous. The meanders can be relatively complex and thus be adapted to the requirements in a special way. A U-shape essentially has sections connected at right angles.
Im Hinblick auf die mechanische Innendruckbeständigkeit des Kühlers wird derzeit bevorzugt, dass dieser gegen einen Innendruck entsprechend maximalem Betriebsdruck von Kältemittel R744 beständig ist, um einen besonders stabilen Kühler auszubilden. Dieser Wert kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass freie überspannte Flächen zwischen dem Platten durch die Verbindung der Platten zueinander an zahlreichen Punkten und/oder parallel zu zahlreichen Strömungskanälen minimiert werden. Die Innendruckbeständigkeit kann dann trotz Plattendicken von 0,6 mm oder weniger sichergestellt werden.With regard to the mechanical internal pressure resistance of the cooler, it is currently preferred that it is resistant to an internal pressure corresponding to the maximum operating pressure of refrigerant R744 in order to form a particularly stable cooler. This value can be achieved in particular by minimizing free spanning areas between the plates by connecting the plates to one another at numerous points and/or parallel to numerous flow channels. The internal pressure resistance can then be ensured despite plate thicknesses of 0.6 mm or less.
Die Wärmeübertragung kann in vorteilhafter Weise zusätzlich durch Turbulatoren verbessert werden, die bevorzugt außerhalb der Strömungskanäle, mit anderen Worten, in dem Strömungsraum für ein Kühlmittel ausgebildet sind. Die Turbulatoren können durch Ausklinkungen, die rund oder oval sein können, gebildet werden, und es können mehrere derartige Turbulatoren in Reihe im Wesentlichen parallel zu den Strömungskanälen vorgesehen werden. Die Turbulatoren sind bevorzugt einstückig in den Platten, wie erwähnt als Ausklinkungen oder Stanzungen und/oder Biegungen vorgesehen. Eine maximale Höhe derartiger Turbulatoren kann der Höhe des Strömungsraumes entsprechen, sodass diese mit anderen Worten an die obere Begrenzung eines Strömungsraumes anstoßen.The heat transfer can be advantageously improved by turbulators, which are preferably formed outside the flow channels, in other words, in the flow space for a coolant. The turbulators can be formed by notches, which can be round or oval. , and several such turbulators can be provided in series essentially parallel to the flow channels. The turbulators are preferably provided in one piece in the plates, as mentioned as notches or punched sections and/or bends. A maximum height of such turbulators can correspond to the height of the flow space, so that in other words they abut the upper boundary of a flow space.
Im Hinblick auf einen effizienten Wärmeübergang wird ferner bevorzugt, dass das zweite Fluid in einer V-Form und/oder bogenförmig durch einen Plattenzwischenraum geleitet wird. Wie oben bereits angedeutet, kann es vorteilhaft sein, in unterschiedlichen Bereichen eines Wärmeübertragers eine unterschiedliche Strömung vorzusehen, sodass in einer ersten Gruppe von Platten, die Strömungskanäle in einer ersten Form, beispielsweise geradlinig, und in einer zweiten Gruppe von Platten, die Strömungskanäle in einer zweiten Form, beispielweise U-förmig ausgebildet sind. Dies kann insbesondere die Leistung verbessern und es gleichzeitig ermöglichen, jegliche Anschlüsse oder möglichst viele Anschlüsse an einer einzigen Seite des Wärmeübertragers auszubilden.With regard to efficient heat transfer, it is further preferred that the second fluid is guided in a V-shape and/or arcuate manner through a space between plates. As already indicated above, it can be advantageous to provide a different flow in different areas of a heat exchanger, so that in a first group of plates, the flow channels are designed in a first shape, for example straight, and in a second group of plates, the flow channels are designed in a second shape, for example U-shaped. This can in particular improve performance and at the same time make it possible to form any connections or as many connections as possible on a single side of the heat exchanger.
Schließlich hat es sich für die stabile Verbindung der Platte als vorteilhaft erwiesen, diese im Bereich von Ein- und Auslässen und/oder an dem Außenrand miteinander zu verbinden, insbesondere zu verlöten. Ferner kann alternativ oder ergänzend zumindest eine Versteifungsplatte und/oder an zumindest einem Außenrand zumindest abschnitts- oder stellenweise eine Umfalzung vorgesehen sein. Eine Versteifungsplatte kann insbesondere im Bereich des Ein- und Auslasses für das Kältemittel vorgesehen sein und/oder ein Zuganker kann derart ausgebildet sein, dass er durch zusätzliche, mit einem Kragen ausgebildete Löcher gesteckt und mit jeder Platte verlötet wird. Somit wird eine Zugkraft von der obersten Platte auf mehrere Platten, bis hin zu sämtlichen Platten inklusive einer untersten Platte verteilt. Ein derartiger Zuganker kann rund, oval oder rechteckig sein oder eine beliebige andere Form aufweisen. Ferner können mehrere derartige Zuganker vorgesehen werden. Alternativ oder ergänzend kann der den Wärmeübertrager bildende Plattenstapel, insbesondere in einem am stärksten mechanisch belasteten Bereich von einem Band, beispielsweise aus Aluminium umschlossen sein, das mit dem Plattenstapel verlötet sein kann. Schließlich können außen an dem Plattenstapel eine oder mehrere C-förmige Klammern vorgesehen sein, die den Plattenstapel zusammenhalten. Zumindest eine derartige Klammer kann einen oder mehrere Anschlüsse enthalten, in jedem Fall ist bevorzugt zumindest eine derartige Klammer im Bereich der Anschlüsse vorgesehen, weil diese Bereiche im Hinblick auf die auftretenden Druckbelastungen kritisch sind.Finally, it has proven advantageous for the stable connection of the plate to connect them together, in particular to solder them, in the area of inlets and outlets and/or on the outer edge. Furthermore, alternatively or additionally, at least one stiffening plate and/or a fold can be provided at least in sections or places on at least one outer edge. A stiffening plate can be provided in particular in the area of the inlet and outlet for the coolant and/or a tie rod can be designed in such a way that it is inserted through additional holes formed with a collar and soldered to each plate. In this way, a tensile force is distributed from the top plate to several plates, down to all plates including a bottom plate. Such a tie rod can be round, oval or rectangular or have any other shape. Furthermore, several such tie rods can be provided. Alternatively or additionally, the plate stack forming the heat exchanger can be enclosed, in particular in an area subject to the greatest mechanical stress, by a band, for example made of aluminum, which can be soldered to the plate stack. Finally, one or more C-shaped clamps can be provided on the outside of the plate stack to hold the plate stack together. At least one such clamp can contain one or more connections; in any case, at least one such clamp is preferably provided in the area of the connections because these areas are critical with regard to the pressure loads that occur.
Bevorzugt wird ferner im Hinblick auf günstige Eigenschaften, dass sämtliche Ein- und Auslässe für das erste Fluid einen Durchmesser von 4,0 bis 4,4 mm, insbesondere bei einer Plattendicke von etwa 0,6 mm, oder einen Durchmesser von 2,8 bis 3,2 mm, insbesondere bei einer Plattendicke von etwa 0,4 mm, aufweisen.In view of favorable properties, it is further preferred that all inlets and outlets for the first fluid have a diameter of 4.0 to 4.4 mm, in particular with a plate thickness of about 0.6 mm, or a diameter of 2.8 to 3.2 mm, in particular with a plate thickness of about 0.4 mm.
Für die Stabilität des Plattenstapels bietet es ferner Vorteile, wenn sämtliche Ein- und Auslässe für das erste Fluid von einer aus dem Plattenmaterial gebildeten Erhebung oder Vertiefung umgeben sind.It is also advantageous for the stability of the plate stack if all inlets and outlets for the first fluid are surrounded by an elevation or depression formed from the plate material.
Dies gilt gleichermaßen für die bevorzugte Maßnahme, wonach sich an die Erhebung oder Vertiefung eine Erhebung oder Vertiefung anschließt, die einen Strömungskanal bildet. Sämtliche Erhebungen und Vertiefungen können dabei effizient ausgebildet werden, und die genannten Strukturen begünstigen die Strömung zu und in den Kanälen.This also applies to the preferred measure, whereby the elevation or depression is followed by an elevation or depression that forms a flow channel. All elevations and depressions can be formed efficiently, and the structures mentioned promote the flow to and in the channels.
Die Herstellung und Verbindung der Platten gestaltet sich besonders einfach, wenn sämtliche Erhebungen oder Vertiefungen gleich hoch bzw. tief sind.The production and connection of the panels is particularly easy if all elevations or depressions are the same height or depth.
Dies gilt auch für die bevorzugte Maßnahme, dass in verschiedenen Platten ausgebildete Abschnitte von Strömungskanälen zumindest abschnittsweise gleich lang sind. Dies verbessert darüber hinaus den Strömungsverlauf.This also applies to the preferred measure that sections of flow channels formed in different plates are at least partially the same length. This also improves the flow pattern.
Besonders gute Eigenschaften werden ferner erwartet, wenn sich in jeder Platte an jeden Ein- und Auslass ein Strömungskanal anschließt, so dass mit anderen Worten der Fluidstrom nicht unmittelbar nach dem Eintritt in eine benachbarte Platte umgelenkt wird.Particularly good properties are also expected if a flow channel is connected to each inlet and outlet in each plate, so that in other words the fluid flow is not diverted immediately after entering an adjacent plate.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description of the drawings
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von beispielhaft dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 den grundsätzlichen Aufbau des erfindungsgemäßen Kühlers, -
2 eine erste Art von Platte in dem in1 gezeigten Kühler in einer Draufsicht, -
3 eine zweite Art von Platte in dem in1 gezeigten Kühler in einer Draufsicht, -
4 einen Teil einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kühlers, -
5 einen Teil einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kühlers, -
6 einen Teil einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kühlers, -
7 einen Teil einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kühlers, -
8-12 die in den Ausführungsformen von4-7 verwendeten Platten, -
13 ein Detail des erfindungsgemäßen Kühlers, -
14 eine weitere Ausführungsform einer in dem Kühler verwendeten Platte, -
15 die in14 gezeigte Platte um 180° gedreht, -
16 Schnitte durch zwei Plattenpaare mit den enthaltenen Volumina gemäßbis 1814 und15 , wobei16 einen Schnitt senkrecht zu einem Strömungskanal zeigt, und17 und18 Schnitte parallel zu einem Strömungskanal, -
19 einen Schnitt durch zwei Plattenpaare zusammen mit Außenplatten, -
20-22 die Strömung in der ersten, der zweiten und in den beiden Platten kombiniert, -
23 eine weitere Ausführungsform einer Platte, -
24 einen ersten Schnitt durch einen Plattenstapel mit mehreren der in23 gezeigten Platten, und -
25 einen zweiten Schnitt durch den Plattenstapel mit mehreren der in23 gezeigten Platten.
-
1 the basic structure of the cooler according to the invention, -
2 a first type of plate in the1 shown cooler in a top view, -
3 a second type of plate in the1 shown cooler in a top view, -
4 a part of another embodiment of a cooler according to the invention, -
5 a part of another embodiment of a cooler according to the invention, -
6 a part of another embodiment of a cooler according to the invention, -
7 a part of another embodiment of a cooler according to the invention, -
8-12 which in the embodiments of4-7 used plates, -
13 a detail of the cooler according to the invention, -
14 another embodiment of a plate used in the cooler, -
15 in the14 shown plate rotated by 180°, -
16 to 18 Sections through two pairs of plates with the contained volumes according to14 and15 , where16 shows a section perpendicular to a flow channel, and17 and18 Cuts parallel to a flow channel, -
19 a section through two pairs of plates together with outer plates, -
20-22 the flow in the first, the second and in the two plates combined, -
23 another embodiment of a plate, -
24 a first section through a stack of plates with several of the23 shown plates, and -
25 a second section through the plate stack with several of the23 plates shown.
Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der ErfindungDetailed description of preferred embodiments of the invention
Wie aus
Im Einzelnen weist in dem gezeigten Fall die obere Außenplatte 14 einen Einlass 16 und einen Auslass 18 beispielsweise für Kühlmittel auf, das durch den erfindungsgemäßen Kühler 10 zu kühlen ist. Wie durch die Pfeile A und B angedeutet, strömt das Kühlmittel im Wesentlichen bei der gezeigten Ausrichtung von oben nach unten durch sämtliche nachfolgend genauer beschriebene Plattenzwischenräume und von der Unterseite des Kühlers 10 nach oben zu dem Auslass 18. Im Einzelnen verteilt sich das Kühlmittel durch die in sämtlichen Platten ausgebildeten Durchtritte 36 auf sämtliche Plattenzwischenräume und strömt hier U-förmig, im Wesentlichen von links vorne nach rechts hinten, von dort nach rechts vorne und schließlich nach links vorne, um durch die wiederum zu erkennenden Durchtritte 36 zu dem Auslass 18 zu gelangen. In den
Dies gilt gleichermaßen für den zu erkennenden Block 24, der Ein- 20 und Auslass 22 für ein Kältemittel aufweist. Der Block 24 kann aufgrund der höheren Druckbelastung in diesem Bereich beispielsweise durch Fräsen ausgebildet sein.This also applies to the
Im rechten Bereich der Außenplatte 14 sind zahlreiche Öffnungen 26 zu erkennen, durch die das Kältemittel in zahlreiche, nachfolgend genauer beschriebene Strömungskanäle eintritt. Anhand der
Dies gilt gleichermaßen für den unteren Plattenstapel 30, der von dem oberen Plattenstapel 28 durch eine Trenn- oder Zwischenplatte 32 getrennt ist. Für den oberen Plattenstapel 28 wurde eine geradlinige Strömung entsprechend den von rechts hinten nach links vorne gerichteten Pfeilen C beschrieben. Demgegenüber ist in dem unteren Plattenstapel 30 eine U-förmige Strömung dahingehend ausgebildet, dass das Kältemittel in sämtlichen Strömungskanälen dieses Plattenstapels 30 parallel zunächst gemäß den Pfeilen D von links vorne nach rechts hinten strömt, dann entsprechend den Pfeilen E von links hinten nach rechts hinten und anschließend entsprechend den Pfeilen F von rechts hinten nach links vorne. Von hier strömt das Kältemittel nach oben, nunmehr in den rechten Teil des oberen Plattenstapels 28 und hier, wiederum in sämtlichen Strömungskanälen parallel entsprechend den Pfeilen G von links vorne nach rechts hinten, somit geradlinig und von dort entsprechend dem Pfeil H zu seinem Auslass 22.This also applies to the
Nachdem das durch den Einlass 16 eintretende Kühlmittel im oberen Plattenstapel, in dessen linken Bereich von links vorne nach rechts hinten strömt, ergibt sich hier eine Gegenströmung zu dem Kältemittel. Im unteren Plattenstapel ergibt sich eine parallele, U-förmige Strömung. Ferner bildet sich auch in dem rechten Teil des oberen Plattenstapels 28 eine Gegenströmung. Dies verlängert in vorteilhafter Weise die Strömungswege und verbessert den Wärmeübergang. Dies gilt in besonderer Weise für die Gegenströmung im rechten Bereich des oberen Plattenstapels 28, was für die Kühlung des den Kühler 10 anschließend verlassenden Kühlmittels besonders vorteilhaft ist. Gleichzeitig können bei dem in
Wie in
Dies gilt gleichermaßen für die in
Bei der in
In
Wie anhand von
Die verbleibenden Plattentypen gemäß
In
Dies gilt in gleicher Weise für die in
In
In
Diese Überlappung ist in
Wie in
Dies ist ergänzend in
In
Aus
Wie schließlich in
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA accepts no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102021210826 A1 [0002]DE 102021210826 A1 [0002]
- JP H11287580 A [0003]JP H11287580 A [0003]
- DE 112021004917 T5 [0004]EN 112021004917 T5 [0004]
Claims (16)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/KR2023/020271 WO2024158131A1 (en) | 2023-01-23 | 2023-12-09 | Chiller with two substantially parallel plates |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102023200472 | 2023-01-23 | ||
DE102023200472.0 | 2023-01-23 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102023210867A1 true DE102023210867A1 (en) | 2024-07-25 |
Family
ID=91759977
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102023210867.4A Pending DE102023210867A1 (en) | 2023-01-23 | 2023-11-02 | Cooler with two largely parallel plates |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102023210867A1 (en) |
WO (1) | WO2024158131A1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11287580A (en) | 1997-07-17 | 1999-10-19 | Denso Corp | Heat exchanger |
DE102021210826A1 (en) | 2021-03-11 | 2022-09-15 | Hanon Systems | Cooler with two largely parallel flow spaces and three largely parallel plates |
DE112021004917T5 (en) | 2020-09-18 | 2023-08-17 | Sanden Corporation | HEAT EXCHANGER |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2846733B1 (en) * | 2002-10-31 | 2006-09-15 | Valeo Thermique Moteur Sa | CONDENSER, IN PARTICULAR FOR A CIRCUIT FOR CIMATING A MOTOR VEHICLE, AND CIRCUIT COMPRISING THE CONDENSER |
US8544294B2 (en) * | 2011-07-11 | 2013-10-01 | Palo Alto Research Center Incorporated | Plate-based adsorption chiller subassembly |
US20160061531A1 (en) * | 2014-08-27 | 2016-03-03 | Hangzhou Sanhua Research Institute Co., Ltd. | Heat exchanger |
CN108332588B (en) * | 2018-04-26 | 2023-09-22 | 江苏宝得换热设备股份有限公司 | Long-service-life multi-system plate heat exchanger and implementation method thereof |
-
2023
- 2023-11-02 DE DE102023210867.4A patent/DE102023210867A1/en active Pending
- 2023-12-09 WO PCT/KR2023/020271 patent/WO2024158131A1/en unknown
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11287580A (en) | 1997-07-17 | 1999-10-19 | Denso Corp | Heat exchanger |
DE112021004917T5 (en) | 2020-09-18 | 2023-08-17 | Sanden Corporation | HEAT EXCHANGER |
DE102021210826A1 (en) | 2021-03-11 | 2022-09-15 | Hanon Systems | Cooler with two largely parallel flow spaces and three largely parallel plates |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2024158131A1 (en) | 2024-08-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69428219T2 (en) | Plate heat exchanger | |
DE69219421T2 (en) | Heat exchanger | |
EP1654508B1 (en) | Heat exchanger and method for the production thereof | |
EP1400772B1 (en) | Plate heat exchanger | |
DE69911131T2 (en) | heat exchangers | |
DE102014004322B4 (en) | Heat recovery system and plate heat exchanger | |
DE10260107A1 (en) | Heat exchanger, especially for a motor vehicle, has two flow path sections which are arranged adjacent to each other in the main flow direction of a second medium | |
DE10314782A1 (en) | Heat exchangers for heat exchange between an inner and an outer fluid and method for producing the same | |
EP2044304A1 (en) | Heat exchanger with coupling connection, for example charge air cooler, and coupling connection for heat exchanger | |
DE60310992T2 (en) | HIGH PRESSURE HEAT EXCHANGE | |
DE69125819T2 (en) | LAMINATE HEAT EXCHANGER | |
DE10349150A1 (en) | Heat exchanger, in particular for motor vehicles | |
EP2997318B1 (en) | Condenser | |
DE2951352C2 (en) | Flat tube heat exchanger | |
DE102010040292A1 (en) | Heat exchanger with a flow deflector and method of operation thereof | |
DE202011052186U1 (en) | heat exchangers | |
DE112015001899T5 (en) | Exhaust gas heat exchanger | |
EP0929784B1 (en) | Motor vehicle flat tube heat exchanger with flat tubes retained on collars of a tube bottom | |
DE4441503C2 (en) | Heat exchangers, in particular for motor vehicles | |
EP1411310B1 (en) | Heat exhanger with serpentine structure | |
EP1477761B1 (en) | Plate heat exchanger | |
EP2936030A1 (en) | Heat exchanger | |
DE102004007510A1 (en) | Heat exchangers, in particular oil coolers for motor vehicles | |
DD144601A5 (en) | EXCHANGER | |
DE10115580A1 (en) | Heat exchanger |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed |