DE102006022445A1

DE102006022445A1 - Wärmetauscher, insbesondere Ölkühler

Info

Publication number: DE102006022445A1
Application number: DE102006022445A
Authority: DE
Inventors: Erik van Dipl.-Ing. Hoof; Rainer Dipl.-Ing. Glück
Original assignee: Modine Manufacturing Co
Current assignee: Modine Manufacturing Co
Priority date: 2006-05-13
Filing date: 2006-05-13
Publication date: 2007-11-15
Also published as: EP1855074A2; EP1855074B1; US20070289724A1; EP1855074A3

Abstract

Wärmetauscher, insbesondere Ölkühler (1), bestehend aus ineinander gestapelten Wärmetauscherplatten (10) mit wannenförmigem Rand (11) und mit dazwischen liegenden Strömungskanälen (5) für wärmetauschende Medien, mit Zu- und Abführkanälen (20, 22) und mit einer Befestigungsplatte (3), mit Öffnungen (21) für die Zu- und Abfuhr der Medien in der Befestigungsplatte (3), dadurch gekennzeichnet, dass eine mehrteilige Befestigungsplatte (2, 3, 4) vorgesehen ist, wobei die unterste Wärmetauscherplatte (10) auf einer Befestigungsplatte (2 oder 3) liegt und eine darüber angeordnete Befestigungsplatte (3 oder 4) einen Ausschnitt (26) aufweist, dessen Rand (25) umgeformt ist, um am wannenförmigen Rand (11) der untersten Wärmetauscherplatte (10) anzuliegen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere einen Ölkühler, mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der deutschen Patentanmeldung DE 10 2004 003 790 A1 ist ein Wärmetauscher/Ölkühler mit einer relativ dicken Grundplatte bekannt, die mit aufwendigen Bearbeitungsschritten wannenförmig ausgehöhlt wird. In diese Hohlform wird dann der Wärmetauscher eingesetzt und anschließend mit der Grundplatte verlötet. Diese Maßnahme dient zur Vermeidung von Rissen im Randbereich der untersten Wärmetauscherplatte auf Grund von thermischen und mechanischen Belastungen.
Außerdem sind aus der japanischen Patentanmeldung JP 02-691155 verschiedene Alternativen bekannt, die ebenfalls zur Verstärkung der untersten Wärmetauscherplatte dienen. Neben der bereits oben angesprochenen stabilen Grundplatte, die mit einer Wannenform versehen wird, in der die unterste Wärmetauscherplatte aufsitzt, können auch von außen angelegte Leisten vorgesehen werden, die sich auf der Grundplatte und um den Umfang der untersten Wärmetauscherplatte herum erstrecken.
Die beiden Veröffentlichungen zeigen relativ aufwendige Möglichkeiten der Verstärkung der untersten Wärmetauscherplatte gegen Rissbildung.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, alternative und herstellungsfreundliche Lösungsvorschlage zu unterbreiten, die zu einem Wärmetauscher führen, dessen untere Wärmetauscherplatten widerstandsfähig gegen thermische und mechanische Belastungen sind.
Die Aufgabe wird bei dem Wärmetauscher gemäß dem Oberbegriff erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Es ist eine mehrteilige Befestigungsplatte vorgesehen, wobei die unterste Wärmetauscherplatte auf einer Befestigungsplatte liegt und eine darüber angeordnete Befestigungsplatte einen Ausschnitt aufweist, dessen Rand umgeformt ist, um am wannenförmigen Rand der untersten Wärmetauscherplatte anzuliegen.
Es ist weiter vorgesehen, dass der Rand des Ausschnitts einen Biegewinkel aufweist, der dem Winkel des wannenförmigen Randes entspricht. Der Winkel des wannenförmigen Randes beträgt so etwa 8 bis 15°. Der Biegewinkel des Randes des Ausschnitts überschreitet demnach 90° und liegt bei etwa 98 bis 105°. Die Umformung des Randes wird erleichtert, wenn die Ecken des Ausschnitts eingeschnitten oder ausgeschnitten werden. Die Befestigungsplatte ist bevorzugt dreiteilig ausgebildet. Die Gesamtdicke der Befestigungsplatte ist deshalb nicht größer als im Stand der Technik. Trotzdem ist die Dicke jedes Teils der Befestigungsplatte deutlich größer als die Dicke der Wärmetauscherplatten.
Die oberste Befestigungsplatte weist den Ausschnitt auf, und die darunter angeordneten Befestigungsplatten sind an den Öffnungen so ausgebildet, dass sie sich zur Aufnahme von Dichtungen eignen.
Die Teile der Befestigungsplatten können Markierungen aufweisen, damit sie sich einfacher zusammenlegen lassen. Die Teile der Befestigungsplatten besitzen ferner übereinstimmende Löcher, um die Befestigung des Wärmetauschers ausführen zu können.
Die Dichtung ist zwischen einem umgebogenen Öffnungsrand der einen Befestigungsplatte und einem ebenen Öffnungsrand der anderen Befestigungsplatte eingeklemmt. Sie steht etwas unter Vorspannung und fällt im Zuge der Montage nicht aus ihrer Position heraus. Diese Maßnahmen verbessern die Montagefreundlichkeit des Wärmetauschers.
Der Ausschnitt ist vor der Durchführung der Umformung des Randes kleiner als die Grundfläche der Wärmetauscherplatte. Genauer gesagt, der Ausschnitt ist wie die Grundfläche der Wärmetauscherplatten rechteckig ausgebildet, wobei die vier Seiten des Randes des Ausschnitts parallel mit den vier Seiten der Grundfläche laufen.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik ist auch, dass der Materialeinsatz reduziert wird.
Die Erfindung wird an Hand der 1 bis 5 beschrieben:
Die 1 zeigt einen Schnitt durch den unteren Bereich eines Wärmetauschers.
Die 2 zeigt einen Teil-Schnitt durch einen Wärmetauscher eines weiteren Ausführungsbeispiels.
Die 3 zeigt eine Draufsicht auf die Befestigungsplatte.
Die 4 zeigt eine Draufsicht auf den Wärmetauscher mit Befestigungsplatten.
Die 5 zeigt eine Ansicht auf eine Öffnung in Pfeilrichtung gemäß der 2
Die 1 zeigt den unteren Bereich des Wärmetauschers, beispielsweise eines Ölkühlers 1. Er besteht aus einer Vielzahl wannenförmiger, ineinander gestapelter Wärmetauscherplatten 10. Sie liegen an ihren äußeren Rändern 11 aneinander an und bilden einen durch Löten abgedichteten Wärmetauscher. Zwischen den Wärmetauscherplatten 10 bilden sich durch die Formgebung der Wärmetauscherplatten 10 abwechselnd Strömungskanäle 5 für das eine und das andere Medium, die diesen Wärmetauscher 1 durchströmen. In den Strömungskanälen 5 können, wie hier gezeigt, Turbulenzeinlagen 6 für einen besseren Wärmeaustausch vorgesehen werden oder andere nicht gezeigte Möglichkeiten zur Turbulenzerzeugung. Die Medien können durch die Öffnungen 21 im Teil 3 der Befestigungsplatte und durch die Zu- und Abführkanäle 22 und 20 in den Wärmetauscher 1 gelangen oder aber auch durch nicht gezeigte Anschlussstutzen. (siehe Pfeile in der 1) So dass im Teil 3 der Befestigungsplatte vier Öffnungen 21 vorzusehen sind, wenn beide Medien durch die Befestigungsplatte 3 geführt werden. Es kann aber auch jeder andere Wärmetauscher der auf ähnliche Art und Weise an einem Gehäuse oder Motorblock befestigt wird, vorgesehen werden. Zur Befestigung können beispielsweise durch die Befestigungsplatten hindurchgehende Verschraubungen 30 dienen, die in der 1 angedeutet wurden.
Die Anzahl der Öffnungen 21 in der Befestigungsplatte 3 sind dann je nach Bedarf anzupassen. Auch ihre Position hängt von der Wahl des zu befestigenden Wärmetauschers ab.
Durch thermische und mechanische Belastungen der Wärmetauscher während ihres Einsatzes in einem Kraftfahrzeug entstehen immer wieder Risse am Rand 11 der untersten Wärmetauscherplatte 10. Um dies zu vermeiden wird in die Befestigungsplatte 2 bei deren Herstellung ein Ausschnitt 26 eingestanzt, daran anschließend oder gleichzeitig wird der Rand 25 des Ausschnitts 26 umgebogen. Der Rand 25 des Ausschnitts 26 wird so gebogen, dass er mit seinem Ende 27 bis etwa zur Hälfte mehr oder weniger den Rand 11 der untersten Wärmetauscherplatte 10 bedeckt und direkt an dieser anliegt. Dadurch ergibt sich ein Biegeradius für den Rand 25 von etwa 98 bis 105°, da der Rand 11 der Wärmetauscherplatten 10 um etwa 8 bis 15° nach außen, von der Vertikalen weg, gebogen ist. Durch diese Ausgestaltung der Verstärkung an der untersten Wärmetauscherplatte 10 im Bereich A werden Belastungsrisse vermieden. Gleichzeitig kann auf diese Weise der Materialverbrauch verringert werden, ohne die Belastbarkeit zu reduzieren, im Gegenteil sie wird sogar verbessert.
In 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt. Hier ist eine dreiteilige Befestigungsplatte, bestehend aus den Teilen 2, 3, 4 vorgesehen. Die Teile 2 und 3 bilden an den Öffnungen 21 Dichtungsaufnahmen wie sie beispielsweise in der vor kurzem eingereichten Patentanmeldung DE 10 2006 005 084 beschrieben sind. ( 5) Um die Dichtung 41 festzuklemmen, damit sie bei der Montage des Ölkühlers 1 nicht heraus fällt, ist hier zum einen die Gestaltung der Öffnung 21 im Teil 3 der Befestigungsplatte wellenförmig ausgebildet und zum anderen hat die Öffnung 21 im Teil 2 eine besondere Form 40. Das Besondere hier ist nun die Kombination der vorteilhaften Halterung der Dichtung 41 durch die besondere Form 40 und die Verstärkung der untersten Wärmetauscherplatte 10 an ihrem Rand 11 durch den umgebogenen Rand 25 des Ausschnitts 26 des Teils 4 der Befestigungsplatte.
Die einzelnen Teile 2, 3, 4 der Befestigungsplatte können aus gleich dicken Blechen hergestellt werden oder aus unterschiedlich dicken Blechen. Insgesamt haben alle Befestigungsplatten 2, 3, 4 zusammen im Bereich unterhalb des Wärmetauschers 1 eine geringere Dicke D als im Stand der Technik beschrieben und im restlichen Bereich B sind sie genauso dick. Allerdings sollten die Teile 2 oder 4 der Befestigungsplatte eine größere Dicke ausweisen als die üblichen Wärmetauscherplatten 10, um eine besonders vorteilhafte Verstärkung zu erhalten. Es kann auch vorteilhaft sein nach dem Umbiegen des Randes 25 der Befestigungsplatte 4 in der Biegung 28 durch Nachbearbeitung, z. B. durch Einkerbung, das Anliegen des Randes 25 des Ausschnitts 26 der Befestigungsplatte am Rand 11 der Wärmetauscherplatte 10 zu verbessern.
In der 3 ist in der Draufsicht der Teil 2 oder 4 der Befestigungsplatte gezeigt. So sieht Teil 2 oder 4 der Befestigungsplatte nach dem Ausstanzen der Ausschnitts 26 aus. Um Risse in den Ecken 52 während der Ausformung des Randes 25 der Ausschnitt 26 zu vermeiden, sind die Ecken 52 mit einem Ein – oder Eckausschnitt 50 versehen. Beim Umbiegen oder Tiefziehen des Randes 25 entsteht an den Ecken 52 ein Bereich 51 an dem kein Rand 25 des Ausschnitts 26 an dem Rand 11 der untersten Wärmetauscherplatte 10 anliegt (siehe 4). Je nach Bedarf kann aber auch auf den Ein – oder Eckausschnitt 50 verzichtet werden, dann hat man an den Ecken 52 eine geringere Materialstärke als an den Seitenrändern 53 (nicht gezeigt). Die Löcher 30 sind in allen Teilen 2, 3, 4 der Befestigungsplatte angebracht und dienen der Befestigung des fertig gelöteten Wärmetauschers 1 an einem Motorblock oder Gehäuse.
Alle Teile 2, 3, 4 der Befestigungsplatte weisen Markierungen auf um die Montage zu erleichtern.

Claims

Wärmetauscher, insbesondere Ölkühler (1), bestehend aus ineinander gestapelten Wärmetauscherplatten (10) mit wannenförmigem Rand (11) und mit dazwischen liegenden Strömungskanälen (5) für wärmetauschende Medien, mit Zu- und Abführkanälen (20, 22), und mit einer Befestigungsplatte (3), mit Öffnungen (21) für die Zu- und Abfuhr der Medien in der Befestigungsplatte (3), dadurch gekennzeichnet, dass eine mehrteilige Befestigungsplatte (2, 3, 4) vorgesehen ist, wobei die unterste Wärmetauscherplatte (10) auf einer Befestigungsplatte (2 oder 3) liegt und eine darüber angeordnete Befestigungsplatte (3 oder 4) einen Ausschnitt (26) aufweist, dessen Rand (25) umgeformt ist, um am wannenförmigen Rand (11) der untersten Wärmetauscherplatte (10) anzuliegen.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rand (25) des Ausschnitts (26) einen Biegewinkel aufweist, der dem Winkel des wannenförmigen Randes (11) entspricht.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsplatte zweiteilig ist.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsplatte (2, 3, 4) wenigstens dreiteilig ist.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rand (25) des Ausschnitts (26) in der Befestigungsplatte (2 oder 3) an den Ecken (52) ein- oder ausgeschnitten ist.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die oben liegende Befestigungsplatte (4) den Ausschnitt (26) aufweist, und die darunter angeordneten Befestigungsplatten (2, 3) an den Öffnungen (21) zur Aufnahme von Dichtungen (41) ausgebildet sind.
Wärmetauscher nach den Ansprüchen 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (41) zwischen einem umgebogenen Öffnungsrand der einen Befestigungsplatte und einem ebenen Öffnungsrand der anderen Befestigungsplatte eingeklemmt ist.
Wärmetauscher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausschnitt (26) in der Befestigungsplatte (3 oder 4) vor der Durchführung der Umformung des Randes (25) kleiner ist als die Grundfläche der Wärmetauscherplatte (10).