DE3107010C2 - Metallkühler zum Kühlen eines unter hohem Druck durchströmenden Fluids durch Luft - Google Patents

Abstract

Der Wärmetauscher weist Flachrohre für ein unter Druck stehendes Medium auf, deren Breitseiten durch Blechplatten und deren Schmalseiten durch leistenartige Abstandhalter gebildet sind, die sich zwischen den Rändern der Platten erstrecken und diese im Abstand voneinander halten. In dem so begrenzten Durchflußraum dieser Flachrohre ist zur Vergrößerung der am Wärmeaustausch beteiligten Oberfläche mindestens eine, den Durchflußraum in Kanäle unterteilende Metallamelle angeordnet, die als stranggepreßtes Profil mit in der Durchflußrichtung verlaufenden Rippen ausgebildet ist, die im Querschnitt rechteckig sind und mit ihren zu beiden Seiten des Profils liegenden Stirnflächen mit den benachbarten Blechplatten verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Metallkühler zum Kühlen eines unter hohem Druck durchströmenden Fluids durch Luft nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Die bekannten Metallkühler dieser Art haben den Vorteil, daß sie sehr einfach hergestellt werden können, indem lotplattierte Blechplatten unter Zwischenfügung der leistenartigen Abstandhalter sowie der wellblechartigen Blechstreifen, die im folgenden auch als Lamellen bezeichnet werden, übereinandergestapelt und in dem zusammengestapelten Zustand dann in ein Lötbad oder in einen Lötofen eingeführt werden, wo die Teile dann zusammenbacken. Dabei werden nicht nur Lötverbindungen zwischen den Blechplatten und den die Schmalseiten der Durchflußraume begrenzenden seitlichen Abstandhalterleisten hergestellt, sondern auch Lötverbindungen an den sich ergebenden Berührungsstellen zwischen den Blechplatten und den im Inneren der Durchflußraume befindlichen wellblechartigen Blechstreifen.

Metallkühler dieser Art sind z. B. als Luftölkühler bekannt, bei denen unter erhöhtem Druck stehendes öl durch Luft gekühlt wird. Das unter hohem Druck durchströmende Fluid kann aber auch Luft sein, wenn der Metallkühler zum Kühlen der Druckluft eines Luflkompressors verwendet wird. In beiden diesen Fällen treten sehr hohe Differenzdrucke zwischen der Kühlluft, die normalerweise atmosphärischen Druck besitzt, und dem zu kühlenden Drucköl bzw. der zu kühlenden Druckluft auf. Dies hat zur Folge, daß sich die Durchflußräume für das unter hohem Druck durchströmende Fluid aufweiten, indem die diese Durchflußraume begrenzenden Blechplatten auseinandergedrückt werden, wodurch die Betriebssicherheit dieser Kühler bei großen Druckdifferenzen beeinträchtigt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Metallkühler zum Kühlen eines unter hohem Druck durchströmenden Fluids durch Luft zu schaffen, dessen Bauweise eine besonders hohe Drucksicherheit gewährleistet.

Diese Aufgabe ist durch den Metallkühler gemäß dem Anspruch 1 gelöst Dadurch, daß die paarweise auf den verschiedenen Seiten des plattenförmigen stranggepreßten Profiles liegenden Rippen einen im wesentlichen rechteckigen massiven Stab bilden, dessen einander gegenüberliegende freie Seitenflächen an den benachbarten Blechplatten angelötet sind, werden die

' Platten des Durchflußraumes für das unter hohem Druck stehende Fluid in durch die Abstände zwischen den Rippen festlegbaren Abständen mit definierten Anlageflächen der Rippen fest verbunden. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, auch bei extrem dünnen Platten die erforderliche Versteifung zu erhalten. Die erfindungsgemäße Bauweise ermöglicht es also, einen Hochdruckkühler mit extrem dünnen Trennwänden zwischen den Durchflußräumen für die verschiedenen Fluide herzustellen, wodurch sich ein guter Wirkungsgrad des Kühlers ergibt. Dadurch, daß die Rippen sich in der Durchflußrichtung über das ganze Profil erstrecken, können Abschnitte eines praktisch endlosen stranggepreßten Profils verwendet werden, was mit einem verhältnismäßig geringen Kostenaufwand verbunden ist.

Durch das DE-GM 78 35 175 sind stranggepreßte Profilkörper zur Bildung von Strömungskanälen für Wärmetauscher bekannt. Diese bekannten Profilkörper sind als Kastenprofilc ausgebildet und aus Kunststoff, vorzugsweise Polyvenylchlorid, extrudiert. Durch die US-PS 40 83 400 sind zwar auch stranggepreßie Metallprofile bekannt. In beiden bekannten Fällen bilden die stranggepreßten Profile jedoch nicht nur die in die Durchflußraume ragenden Rippen, sondern gleichzeitig auch die die verschiedenen Durchflußräume voneinander trennenden Wände. Will man daher mit diesen bekannten stranggepreßten Profilen eine hohe Druckfestigkeit erreichen, dann müssen diese Profile aus verhältnismäßig dickem Material hergestellt werden, was den Wirkungsgrad der Kühler dieser Art stark beeinträchtigt. Auch lassen sich durch das Strangpreßverfahren nur Profile herstellen, bei denen die Wandstärke über 1 bis 1,2 mm liegt. Ein Kühler mit so dicken Wänden würde jedoch nicht die gewünschte Kühlleistung bringen. Außerdem ist die Herstellung von Profilen mit der genannten Mindestwandstärke mit verhältnismäßig hohen Kosten verbunden.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann das Profil gemäß Anspruch 2 ausgebildet sein. Dadurch ist es nicht erforderlich, besondere leistenartige Abstandhalter herzustellen. Außerdem wird dadurch der Zusammenbau des Kühlers wesentlich

b5 vereinfacht.

Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielcs im einzelnen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine abgebrochen gezeichnete, perspektivische Ansicht des aus Blechplatten und Abslandleisten bestehenden Paketes eines Ausführungsbeispiels des Wärmetauschers ohne an diesem angebrachte seitliche Sammelkasten und

F i g. 2 eine perspektivische und abgestuft abgebrochene Darstellung eines Durchflußraumes des Ausführungsbeispiels gemäß Fi g. 1.

Wie aus F: g. 1 ersichtlich ist, weist der Wärmetauscher zwei Außenwandplatten 1 und 2 auf, zwischen denen ein erstes Durchflußsystem mit vertikal verlaufenden Durchflußräumen 3 und ein zweites Durchflußsystem angeordnet sind, das horizontal verlaufende Durchflußräume 4 aufweist. Die Durchflußräume 3 des ersten Systems sind für den Durchstrom eines flüssigen Mediums vorgesehen und weisen eine kleinere Querschnittsfläche auf als die Durchflußräume 4 des zweiten Systems, die für den Durchstrom von Kühlluw vorgesehen sind.

Die Außenwandplatten 1 und 2 sind lotplattiert und begrenzen die jeweils äußersten Durchflußräume 4 des zweiten Durchflußsystems an der außen liegenden Breitseite. Zur Bildung der übrigen Seitenwandflächen, die sowohl die Durchflußräume 3 des ersten Durchflußsystems als auch die Durchflußräume 4 des zweiten Durchflußsystems an den Breitseiten begrenzen, sind gleich ausgebildete lotplattierte Blechplatten 5 vorgesehen, die sich in zu den Ebenen der Außenwandplatten 1 und 2 parallelen Ebenen erstrecken. Die Begrenzung der Durchflußräume 4 an deren Schmalseiten erfolgt durch als Abstandhalter zwischen die Blechplatten 5 eingelegte Leisten 6, die beim Ausführungsbeispiel aus einem Aiuminiumwerkstoff gefertigt sind.

Im Innenraum der Durchflußräume 4 des zweiten Durchflußsystems befinden sich Lamellen üblicher Bauart in Form von wellblechartig gefalteten Blechstreifen 7, die mit ihren Scheitelbereichen an den Blechplatten 5 bzw. — im Fall der beiden äußersten Durchflußräume 4 — an den Außenwandplatten 1 und 2 anliegen.

Jede Lamelle für die vertikalen Durchflußräume 3 ist in spezieller Art gestaltet, was nachstehend unter besonderem Bezug auf die F i g. 2 erläutert wird. Wie aus den Figuren zu ersehen ist, handelt es sich um ein einteiliges, siranggepreßtes Profil 8, das beim Ausführungsbeispiel aus einem Aluminiumwerkstoff einstückig mit seitlichen Abstandhallerleisten 9 und 10 ausgebildet ist, die die Durchflußräume 3 an den Schmalseiten nach außen begrenzen. Das Profil 8 weist mehrere gerade Rippen 11 auf, die in gleichen Abständen voneinander sich im Durchflußraum 3 parallel zur Längsachse desselben erstrecken. Die Rippen 11 haben einen rechteckigen Querschnitt und sind so bemessen, daß ihre Schmalyeilen Anlageflächen 12 und 13 bilden, die an der einen b/u. der anderen Blechplatte 5 des betreffenden Durchflußraumes anliegen. Die zentralen Bereiche der Breitseiten der Rippen 11 gehen einstückig in Profilstege 14 über. Wie aus Fig.2 zu ersehen ist, bilden rliese Stege 14 mit den zentralen Bereichen der Rippen 11 eine Platte, die sich zu den Blechplatten 5 des betreffenden Durchflußraumes 3 parallel und mittig erstreckt und diesen zwischen zwei benachbarten Rippen 11 in je zwei gleiche Durchflußkanäle 15 und 16 unterteilt. Dementsprechend bilden die Abstandhalterleisten 9 und 10 sich an den Längsrändern der genannten Platten erstreckende Rippen, die sich von den anderen Rippen 11 durch eine größere Breite u nterseheiden.

Die Ausbildung der im Innern der Durchfkißräume 3 angeordneten Lamellen in Form von Profilen 8 ergibt eine wesentliche Verfestigung der Struktur gegenüber der Verwendung üblicher gewellter Blechlamellen. Beim Erhitzen der den Wärmetauscher bildenden Teile im Lötbad oder im Lötofen werden die Blechplatten 5 mit den als Abstandhalter dienenden Leisten 6 der Durchflußräume 4. den Abstandhalterleisten 9 und 10 der Durchflußräume 3 und mit den irc Innern der Durchflußräume 3 und 4 angeordneten Lamellen verlötet Bei der Ausbildung dieser Lamelien in Form des Profils 8, das an jeder Rippe 11 mit seinen Anlageflächen 12 und 13 an den gegenüberliegenden Blechplatten 5 anliegt, ergibt sich somit eine Verankerung der Blechplatten 5 durch das volle Profil der Rippen 11, wodurch ein Auseinanderdrücken der Blechplatten 5 selbst bei hohem Innendruck im Durchflußraum 3 sicher verhindert wird.

Anstelle der beim gezeigten Ausführungsbeispiel gewählten einstückigen Ausführung des Profils 8 köniiten geteilte Profile Verwendung finden. Beispielsweise könnten zwei Teile vorgesehen sein, von denen jeder einstückig mit einer der Abstandhalterleisten 9 bzw. 10 ausgebildet sein könnte. Es versteht sich, daß die Abstandhalterleisten 9 und 10 auch gesonderte Bauteile darstellen könnten.

Anstelle der in den Durchflußräumen 4 dargestellten Metallamellen üblicher Art in Form der gefalteten Blechstreifen 7 könnten zur weiteren Erhöhung der Stabilität der Struktur in den Durchflußräumen 4 ebenfalls stranggepreßte Profile vorgesehen sein, die, mit entsprechend angepaßten Abmessungen, ähnlich gestaltet sein könnten wie die Profile 8 der Durchflußräume 3 und die gegebenenfalls mit den als Abstandhalter vorgesehenen Leisten 6 einstückig ausgebildet sein könnten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Metallkühler zum Kühlen eines unter hohem Druck durchströmenden Fluids durch Luft mit einem Paket aus im wesentlichen rechteckigen Blechplatten (5) und leistenartigen Abstandhaltern (9,10), die abwechselnd zwischen verschiedenen einander gegenüberliegenden Rändern der Blechplatten mit diesen zusammengelötet sind und dadurch einander benachbarte Durchflußräume (3,4) für das Fluid und die Kühlluft begrenzen, die jeweils nut durch eine Blechplatte voneinander getrennt sind und sich kreuzende Durchflußrichtungen aufweisen, und mit in den Durchflußräumen (4) für die Kühlluft angeordneten wellblechartigen Blechstreifen (7), die mit ihren Scheitelbereichen an den benachbarten Blechplatten angelötet sind, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Durchflußraum (3) für das Fluid ein sich im wesentlichen über den ganzen Durchflußraum erstreckendes, plattenförmiges, stranggepreßtes Profil (8) angeordnet ist, das auf beiden Seiten einander parallele Rippen (11) aufweist, die sich in Abständen voneinander in der Durchflußrichtung über das ganze Profil (8) erstrekken und auf beiden Seiten des Profils so ausgebildet sind, daß jeweils zwei auf verschiedenen Seiten des Profils befindliche Rippen mit dem dazwischenliegenden Profilmaterial einen im wesentlichen rechteckigen, massiven Stab bilden, dessen einander gegenüberliegende freie Seitenflächen an den benachbarten Blechplatten (S) angelötet sind.

2. Metallkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil (8) an seinen beiden Längsrändern Rippen aufweist, die die leistenartigen Abstandhalter (9, 10) bilden.

3. Metallkühler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Abstandhalter (9,10) bildenden Randrippen breiter sind als die anderen Rippen (11).