DE102005021931A1

DE102005021931A1 - Wärmetauscher für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE102005021931A1
Application number: DE200510021931
Authority: DE
Inventors: Viktor Dipl.-Ing.(Fh) Brost
Original assignee: Modine Manufacturing Co
Current assignee: Modine Manufacturing Co
Priority date: 2005-05-12
Filing date: 2005-05-12
Publication date: 2006-11-16

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher für Kraftfahrzeuge mit einem Rippen-(3)-Flachrohr(2)-Block, bestehend aus in wenigstens zwei Reihen angeordneten Flachrohren (2) mit dazwischen angeordneten Rippen (3), durch die Kühlluft hindurch streicht, wobei die Enden (4) der Flachrohre (2) eine Querschnittserweiterung aufweisen und mit ihren Breitseiten (6) aneinander anliegen, um eine Reihe zu bilden, wobei die Schmalseiten (8) der Flachrohre (2) der einen Reihe zu den Schmalseiten (8) der nächsten Reihe weisen, um den Rippen-Flachrohr-Block zu bilden, wobei die Enden (4) in gegenüberliegende Sammel- oder Umlenkkästen (5) münden und wobei die Enden (4) der Flachrohre (2) mit Verbindungsrändern (7) der Sammel- oder Umlenkkästen (5) mittels Löten verbunden sind. Die Montage des Wärmetauschers wird vereinfacht, wenn erfindungsgemäß an den Enden (4) zwischen den Schmalseiten (8) der Flachrohre (2) der wenigstens zwei Flachrohrreihen ein im Wesentlichen flacher Blechstreifen (10) eingefügt ist, der in Längsrichtung der Flachrohre (2) einen Anschlag (20) für dieselben bietet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher für Kraftfahrzeuge mit einem Rippen – Flachrohr – Block, bestehend aus wenigstens zwei Reihen aus Flachrohren mit dazwischen angeordneten Rippen, durch die Kühlluft hindurchströmt, wobei die Enden der Flachrohre eine Querschnittserweiterung aufweisen und mit ihren Breitseiten aneinander anliegen, um die eine Reihe zu bilden, sowie mit den Schmalseiten der einen Reihe zu den Schmalseiten der nächsten Reihe weisen, um den Rippen – Flachrohr – Block zu bilden, wobei die Enden in gegenüberliegende Sammel – oder Umlenkkästen münden, und wobei die Enden der Flachrohre mit Verbindungsrändern der Sammel – oder Umlenkkästen in Kontakt und mittels Löten verbunden sind.

Ein Wärmetauscher der beschriebenen Art ist aus der DE 199 27 607 A1 und auch aus der DE 101 32 153 A1 bekannt. Wärmetauscher, die die aufgeführten Merkmale aufweisen sind sehr kompakt, sehr leistungsfähig und sie besitzen auch ein vergleichsweise geringes Gewicht, da keine Rohrböden erforderlich sind. Oftmals werden sie als Ladeluftkühler verwendet.

Es gibt jedoch fertigungstechnische Probleme, da die Flachrohre der Flachrohrreihen mit ihren Schmalseiten unmittelbar aneinander anliegen und miteinander verlötet werden müssen. Wenn die Flachrohrenden nicht auf das Sorgfältigste für diese Verbindung vorbereitet sind, kann es zu Verschiebungen der Flachrohre in den Rohrreihen und zu Undichtigkeiten in den Lötverbindungen kommen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, den Wärmetauscher aus dem Oberbegriff so weiterzubilden, dass die Montage vereinfacht und undichte Lötverbindungen weitgehend vermieden werden.

Die Lösung dieser Aufgabe wird bei dem Wärmetauscher mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 erfindungsgemäß durch dessen Kennzeichen vollständig erreicht. Die Ansprüche 2 bis 8 betreffen vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen.

Weil an den Enden zwischen den Schmalseiten der Flachrohre der wenigstens zwei Flachrohrreihen ein im Wesentlichen flacher Blechstreifen eingefügt ist, der lotplattiert ist und der in Längsrichtung der Flachrohre einen aus der Ebene des Blechstreifens vorspringenden Anschlag bietet bzw. zur Verfügung stellt, kann die Montage des Rippen – Flachrohr – Blocks vereinfacht werden, weil die Flachrohre des Blocks auf einem einheitlichen Niveau zu liegen kommen. Das Verschieben der Flachrohre in Rohrlängsrichtung wird also vermieden. Ferner kann mit höherwertigen Lötverbindungen gerechnet werden, weil der Blechstreifen an den Flachrohrenden zusätzliches Lotmaterial zur Verfügung stellt.

Es ist vorgesehen, dass über die Länge der Flachrohre zwischen den Schmalseiten benachbarter Flachrohrreihen ein Abstand vorhanden ist, der der Dicke des Blechstreifens entspricht, so dass die Verbindung, insbesondere die Verlötung, der wenigstens zwei Flachrohrreihen nur im Bereich des Blechstreifens vorgenommen wird. Die Rippen des Blocks für die Kühlluft reichen trotz des erwähnten Abstandes über wenigstens zwei Flachrohrreihen hinweg.

Es ist vorteilhaft, wenn der aus der Ebene des Blechstreifens vorspringende bzw. herausragende Anschlag für die Flachrohre dadurch geschaffen wird, dass der Blechstreifen in Abständen angeordnete und in entgegengesetzte Richtung weisende Ausformungen aufweist, die auf einer Geraden liegen.

Gleichartige Wirkungen werden dadurch erreicht, dass der Blechstreifen in Abständen angeordnete Laschen aufweist, die auf einer Geraden liegen und in entgegengesetzte Richtung weisen.

Wegen des Lotdepots ist es vorteilhaft, wenn der Blechstreifen vorzugsweise beidseitig lotplattiert ist.

Es ist weiter vorgesehen, dass der eine Längsrand des Blechstreifens über dem Niveau der Flachrohrenden liegt.

Die vorgeschlagene Ausbildung ist vorzugsweise bei solchen Wärmetauschern vorgesehen, bei denen die Querschnittserweiterung der Flachrohrenden mittels Trennschnitts in den Schmalseiten und Abbiegens der Breitseiten der Flachrohrenden ausgeführt wird.

Es ist ferner von Vorteil, wenn der Blechstreifen so verformt wird, dass er gleichzeitig die Flachrohrenden beider Rohrreihen zusammenhält. Er weist dazu beispielsweise Klammern auf, die jeweils zwei Schmalseiten zweier Flachrohre zusammenhalten.

Weitere Merkmale und Wirkungen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. Es wird Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen genommen. Die einzelnen Figuren zeigen Folgendes:

1 Perspektivischer Blick auf einen Teil des Wärmetauschers;

2 Blechstreifen verschiedener Ausbildung;

3 Teilansicht eines Längsschnittes durch den Wärmetauscher;

4 und 5 zeigen Detailansichten;

6 Blick auf die Flachrohrenden eines Blockes;

7 Perspektivischer Blick auf einen kompletten Wärmetauschers;

8 Ansicht einer anderen Ausführung;

9 Ansicht einer weiteren Ausführung;

Der Wärmetauscher ist ein luftgekühlter Ladeluftkühler für Kraftfahrzeuge, der im Ausführungsbeispiel lediglich aus zwei Reihen von Flachrohren 2 und dazwischen angeordneten Wellrippen 3 besteht. Die Flachrohre 2 sind geschweißter, extrudierter oder gezogener Ausführung. Die perspektivische Teilansicht in der 1 zeigt lediglich einen Sammelkasten 5. Es versteht sich, dass der andere Sammelkasten 5 an den gegenüberliegenden Enden 4 der Flachrohre 2 identisch angeordnet ist. (siehe auch 7) Sämtliche Teile bestehen aus Aluminium und sind nach Bedarf mit Lot beschichtet. Die Herstellung des nachfolgend beschriebenen Wärmetauschers erfolgt in einer einzigen Lötoperation. Die Sammelkästen 5 sind von einfachster geometrischer Form, so dass auch ihre Herstellung sehr kostengünstig mit bekannten Verfahren der Umformtechnik möglich ist. Jeder Sammelkasten 5 hat zwei Verbindungsränder 7, mit denen er die Schmalseiten 8 der Flachrohre 2 des Blocks an den Enden 4 übergreift.

Die nachfolgend zu beschreibenden Figuren betreffen Ausführungsbeispiele, bei denen die Schmalseiten 8 der Flachrohre 2 deutlich breiter sind, als diejenigen in nicht gezeigten anderen Ausführungsbeispielen. Deshalb wurde hier vorgesehen, an den Enden 4 der Flachrohre 2 zwei Trennschnitte 9 in ihren Schmalseiten 8 anzubringen. Bei Flachrohren 2 mit schmaleren Schmalseiten 8 kann ein einziger Trennschnitt ausreichen. Die zwei Trennschnitte 9 sind außerhalb der Mitte 12 angeordnet. Dadurch entsteht an allen Enden 4 ein Mittelteil 9c und zwei seitliche Teile 9a, 9b, die anschließend abgebogen werden. Wie die 1 und 2 im Detail zeigen, sind die seitlichen, abgebogenen Teile 9a und 9b in diesem Fall von gleicher Größe und Gestalt und sie weisen beide die Abbiegungen 50 auf. Das Mittelteil 9c bleibt unverformt. (3) Die Abbiegungen 50 sind so ausgeführt, dass die Längsseite 6 des Flachrohrs 2 bzw. des abgebogenen Teils 9a an der Längsseite 6 des entsprechenden Teils 9b des benachbarten Flachrohrs 2 derselben Reihe anliegt, so dass sie mittels Löten dicht zu verbinden sind. Das zeigen insbesondere die 1, 3 und 6.

Aus der 6 geht ferner hervor, dass die Flachrohre 2 Inneneinsätze 30 aufweisen, was typisch für Ladeluftkühler ist.

Die Seitenteile 11 erstrecken sich bei allen Ausführungsbeispielen über die mindestens zwei Reihen von Flachrohren 2. In den Ausführungsbeispielen wurden Seitenteile 11 verwendet, die gleichzeitig die stirnseitigen Öffnungen der Sammelkästen 5 verschließen. Die Seitenteile 11 können quer zur Längsrichtung eine Abbiegung 40 besitzen, wie es z. B. in den 1 und 7 gezeigt ist. Die 7 zeigt, dass die zu kühlende Ladeluft (gestrichelte Pfeile) durch einen Einlass am Sammelkasten 5 eintritt, durch die Flachrohre 2 strömt, dabei mittels Kühlluft gekühlt wird (durchgezogener Pfeil) und am anderen Sammelkasten 5 über den Auslassstutzen wieder austritt, um weiter zur (nicht gezeigten) Verbrennungskraftmaschine zu gelangen.

Die 2 zeigt drei verschiedene Ausgestaltungen des Blechstreifens 10, die mit 10a, 10b und 10c bezeichnet wurden. Der Blechstreifen 10a besitzt Anschläge 20, die als alternierende Bögen (Ausformungen) aus der Ebene des Blechstreifens 10 herausragen und die auf einem gemeinsamen Niveau liegen. An einem solchen Bogen stoßen jeweils zwei angrenzende Flachrohrenden 4 der einen Reihe an. Am folgenden Bogen stoßen zwei Flachrohrenden 4 der benachbarten Reihe an. Der Blechstreifen 10b besitzt anstelle der Bögen alternierend herausgestellte Laschen. Der Blechstreifen 10c weist in alternierenden Richtungen angeordnete Klammern, anstelle der Bögen oder der Laschen auf, die jeweils über zwei Schmalseiten 8 zweier Flachrohre 2 aus zwei Flachrohrreihen greifen. Diese Ausführung 10c ist darüber hinaus geeignet, den Rippen – Flachrohr – Block zusammenzuhalten.

In den 3, 4 und 6 sind die Blechstreifen 10a eingesetzt worden. Die 8 zeigt einen Teil des Wärmetauschers, der einen Blechstreifen 10c besitzt. Die 9 hingegen zeigt einen Teil des Wärmetauschers mit einem Blechstreifen 10b.

Wie insbesondere aus den 1 und 4 erkennbar ist, wurde im Seitenteil 11 ein Schlitz 41 eingebracht, durch den das Ende des Blechstreifens 10 gesteckt werden kann. Dadurch wird der Zusammenhalt der Teile nach der Montage ebenfalls verbessert und ein Abdichtungsproblem in diesem Bereich wird gelöst. Die 5 zeigt, dass das Ende des Blechstreifens 10 abgeflacht wurde, damit es sich leichter in den Schlitz 41 einführen lässt.

Claims

Wärmetauscher für Kraftfahrzeuge mit einem Rippen (3) – Flachrohr (2) – Block, bestehend aus wenigstens zwei Reihen aus Flachrohren (2) mit dazwischen angeordneten Rippen (3), durch die Kühlluft hindurchströmt, wobei die Enden (4) der Flachrohre (2) eine Querschnittserweiterung aufweisen und mit ihren Breitseiten (6) aneinander anliegen, um eine Reihe zu bilden, wobei die Schmalseiten (8) der Flachrohre (2) der einen Reihe zu den Schmalseiten (8) der nächsten Reihe weisen, um den Rippen – Flachrohr – Block zu bilden, wobei die Enden (4) in gegenüberliegende Sammel – oder Umlenkkästen (5) münden, und wobei die Enden (4) der Flachrohre (2) mit Verbindungsrändern (7) der Sammel – oder Umlenkkästen (5) mittels Löten verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass an den Enden (4) zwischen den Schmalseiten (8) der Flachrohre (2) der wenigstens zwei Flachrohrreihen ein im Wesentlichen flacher Blechstreifen (10) eingefügt ist, der in Längsrichtung der Flachrohre (2) einen Anschlag (20) für dieselben bietet.
Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über die Länge der Flachrohre (2) zwischen den Schmalseiten (8) der Flachrohre benachbarter Flachrohrreihen ein Abstand (11) vorhanden ist, der der Dicke des Blechstreifens (10) entspricht, und dass im Bereich des Blechstreifens (10) eine Lötverbindung vorhanden ist.
Wärmetauscher nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (20) für die Flachrohre dadurch erreicht wird, dass der Blechstreifen (10a) in Abständen angeordnete und in entgegengesetzte Richtung weisende Ausformungen aufweist, die auf einem Höhenniveau liegen.
Wärmetauscher nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (20) für die Flachrohre dadurch erreicht wird, dass der Blechstreifen (10b) in Abständen angeordnete Laschen aufweist, die auf einem Höhenniveau liegen und in entgegengesetzter Richtung weisend abstehen.
Wärmetauscher nach den vorstehenden Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Blechstreifen (10c) zwei Flachrohrreihen zusammenhält und zu diesem Zweck mit Klammern ausgerüstet ist.
Wärmetauscher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Längsrand des Blechstreifens (10a, 10b oder 10c) über dem Niveau der Flachrohrenden (4) liegt.
Wärmetauscher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Blechstreifen (10) lotplattiert ist, vorzugsweise auf seinen beiden Seiten.
Wärmetauscher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittserweiterung der Flachrohrenden (4) vorzugsweise mittels Trennschnitts in den Schmalseiten (8) und Abbiegens der Breitseiten (6) der Flachrohrenden (4) ausgeführt wird.