DE102006058096A1

DE102006058096A1 - Ganz-Metall-Wärmetauscher

Info

Publication number: DE102006058096A1
Application number: DE200610058096
Authority: DE
Inventors: Helmut Roll
Original assignee: Modine Manufacturing Co
Current assignee: Modine Manufacturing Co
Priority date: 2006-12-09
Filing date: 2006-12-09
Publication date: 2008-06-12

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ganz-Metall-Wärmetauscher, bestehend aus Flachrohren mit zwei Schmal- und zwei Breitseiten und aus Rippen, die gemeinsam mit den Flachrohren einen Block bilden, aus an den Enden der Flachrohre befindlichen ersten Sammelkästen und aus Vorsprüngen, die in die Enden der Flachrohre greifen. Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass sich zweite Sammelkästen in Längsrichtung der Flachrohre erstrecken. Der Ganz-Metall-Wärmetauscher ist somit zum Wärmeaustauch zwischen Medien geeignet, die in getrennten Kreisläufen strömen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Ganz-Metall-Wärmetauscher, bestehend aus Flachrohren mit zwei Schmal- und zwei Breitseiten und aus Rippen, die gemeinsam mit den Flachrohren einen Block bilden, aus ersten Sammelkästen und aus Vorsprüngen, die in die Enden der Flachrohre greifen.
Dieser Ganz-Metall-Wärmetauscher ist aus der noch nicht veröffentlichten internationalen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen PCT/EP 2006/001487 intern bekannt. Der Wärmetauscher wurde dort als Kühler ausgebildet, bei dem Kühlluft frei durch die Rippen des Blockes strömt und dabei das Medium in den Flachrohren kühlt. Solche Wärmetauscher haben sich bezüglich ihrer Herstellbarkeit und Wirksamkeit als vorteilhaft herausgestellt. Es können mit solchermaßen ausgebildeten Wärmetauschern vergleichsweise hervorragende Lötergebnisse erreicht werden. Sie sind außerdem ziemlich kompakt und benötigen somit relativ wenig Raum.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, das beschriebene Bauprinzip derart weiter zu bilden, dass es auch für solche Wärmetauscher anwendbar ist, in denen beide Medien in getrennten Kreisläufen strömen.
Die erfindungsgemäße Lösung ergibt sich mit einem Wärmetauscher der sämtliche Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
Der Ganz-Metall-Wärmetauscher, bestehend aus Flachrohren mit zwei Schmal- und zwei Breitseiten und aus Rippen, die gemeinsam mit den Flachrohren einen Block bilden, aus an den Enden der Flachrohre befindlichen ersten Sammelkästen und aus Vorsprüngen, die in die Enden der Flachrohre greifen, ist dadurch gekennzeichnet, dass zweite Sammelkästen vorgesehen sind, die sich in Längsrichtung der Flachrohre erstrecken und die strömungstechnisch von den ersten Sammelkästen getrennt sind.
Der Wärmetauscher wird also aufgrund des Vorliegens dieser Merkmale nicht mehr frei von einem Medium durchströmt, sondern beide Medien können in Kreisläufen geführt werden und können den Wärmetauscher durchströmen, wodurch die Aufgabenstellung gelöst wurde. Es kann sich bei dem Wärmetauscher beispielsweise um einen mit Kühlflüssigkeit gekühlten Ladeluftkühler für Kraftfahrzeuge oder um eine beliebige andere Anwendung für Kraftfahrzeuge oder außerhalb dieses Anwendungsgebietes handeln.
Gemäß einer Ausführung können die zweiten Sammelkästen diejenigen sind, die die Vorsprünge aufweisen. Bei dieser Ausführung ist es dann zweckmäßig, wenn die zweiten Sammelkästen wenigstens zweiteilig ausgebildet sind.
Es ist ebenso zweckmäßig, wenn die ersten Sammelkästen Öffnungen zur Aufnahme der Flachrohrenden aufweisen. Es ist ferner zweckmäßig, wenn die Öffnungen die Flachrohrenden nicht vollständig umgreifen. Dieses Merkmal führt dazu, dass die Flachrohrenden einen Überstand über die ersten Sammelkästen aufweisen, und dass die Vorsprünge im Bereich des Überstandes in die Flachrohrenden greifen, wobei sie in den Schmalseiten der Flachrohre anliegen.
Es ist vorgesehen, dass die zwei Teile der zweiten Sammelkästen zusammensteckbar sind. Dazu ist ferner vorgesehen, dass die zusammensteckbare Tiefe etwa der Einstecktiefe der Vorsprünge entspricht.
Um einen positiven Einfluss auf die Effizienz des Wärmetausches auszuüben, ist es von Vorteil, wenn mittels der Naht zwischen den zwei Teilen ein mäanderartiger Durchströmweg durch den Wärmetauscher vorliegt. Die auf gegenüberliegenden Seiten des Wärmetauschers vorhandenen Nähte sind dann versetzt zueinander angeordnet.
Im Unterschied zum Vorstehenden kann in einem anderen Ausführungsbeispiel genauso gut vorgesehen werden, dass die Vorsprünge – wie aus der noch nicht veröffentlichten Anmeldung bekannt – an den ersten Sammelkästen angeordnet sind, und dass die zweiten Sammelkästen mit den ersten Sammelkästen verbunden, jedoch strömungstechnisch getrennt sind. Die Verbindung zwischen den ersten und zweiten Sammelkästen kann unterschiedlich gestaltet sein. Falls erforderlich könnten sowohl die ersten als auch die zweiten Sammelkästen Vorsprünge aufweisen, die in die Flachrohrenden eingreifen. Es ist jedenfalls gesichert, dass die ersten Sammelkästen und zweiten Sammelkästen keine Strömungsverbindung untereinander aufweisen. Die Abstände der Vorsprünge entsprechen den Abständen der Flachrohre, um deren Einführbarkeit zu gestatten.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen in Ausführungsbeispielen beschrieben. Aus der Beschreibung können weitere Merkmale und deren Vorteile hervorgehen, die sich später als bedeutend herausstellen.
Die Figuren zeigen Folgendes:
1 Gesamtansicht des Wärmetauschers;
2 ein Ausschnitt des Wärmetauschers;
3 Explosionsdarstellung des Wärmetauschers;
4 Explosionsdarstellung aus einer anderen Perspektive;
5 Ausschnitt aus 4
6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel, bei dem die Vorsprünge sich an den ersten Sammelkästen befinden.
Der Ganz-Metall-Wärmetauscher ist eine Lötkonstruktion, die in einem CAB-Lötofen in vorzugsweise einer einzigen Lötoperation hergestellt werden kann, wodurch allein bereits eine wirtschaftlichere Herstellung, verglichen mit bekannten und derzeitig noch praktizierten Schweißkonstruktionen, erreicht wird. Aluminiumbleche, die zweckmäßig mit Lot beschichtet sind stellen eine bevorzugte Werkstoffwahl dar. Der Wärmetauscher besteht gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, welches in den 1–5 gezeigt wird, aus Flachrohren 1 mit zwei Schmal- und zwei Breitseiten und aus Rippen 2, die gemeinsam mit den Flachrohren 2 einen Block 3 bilden. An den Enden der Flachrohre 1 befinden sich die ersten Sammelkästen 10. Die zweiten Sammelkästen 20 erstrecken sich in Längsrichtung der Flachrohre 1. Ebenfalls in Längsrichtung der Flachrohre 1 erstrecken sich an gegenüberliegenden Seiten des Wärmetauschers zwei Gehäuseteile 30, die sozusagen die Sammelkästen 20 komplettieren, indem sie den Raum, in dem beispielsweise eine Kühlflüssigkeit strömt, nach außen abschließen. Dieselbe gelangt somit durch den Eintritt 25 und strömt dann im erwähnten Raum durch die zwischen den Flachrohren 1 angeordneten Rippen 2 zum Austritt 25. Die Vorsprünge 11 befinden sich im ersten Ausführungsbeispiel am Rand der zweiten Sammelkästen 20, wie die 3–5 am besten zeigen. Die zweiten Sammelkästen 20 bestehen aus zwei Teilen 21, 22, wobei die erwähnten Vorsprünge 11 sich, genauer gesagt, am Rand des einen Teils 21 und am Rand des anderen Teils 22 befinden. Die ersten Sammelkästen 10 sind in diesem Ausführungsbeispiel einteilig ausgebildet. Sie besitzen im Bodenabschnitt eine Reihe von Öffnungen 12. Somit kann beispielsweise zu kühlende Ladeluft in den ersten Sammelkasten 10 eintreten und durch die Flachrohre 1 zum anderen ersten Sammelkasten 10 strömen, wobei sie sich im Wärmeaustausch mit der Kühlflüssigkeit befindet. In den Flachrohren 1 befinden sich Turbulatoren oder dergleichen. (3) Der Montageablauf kann folgendermaßen sein: Zunächst wird der Block 3 durch Stapeln von Flachrohren 1 und Rippen 2 gebildet. Dann wird der Block 3 mit seinen vorstehenden Flachrohrenden in die erwähnten Öffnungen 12 eingeführt. Die Breitseiten der Flachrohre 1 sind etwas breiter als die Sammelkästen 10, sodass die Öffnungen 12 die Flachrohrenden nicht vollständig umfassen können, wie es bei gewöhnlichen Rohrböden der Fall ist. (5) Es verbleibt an beiden Seiten der Sammelkästen 10 ein Überstand Ü. Der Überstand Ü ist von seiner Abmessung her so ausgebildet, dass die Vorsprünge 10 dort eingeführt werden können. Die Vorsprünge 10 sind deshalb zum Ende hin schlanker werdend ausgebildet, damit sie gut in die Überstände Ü eingreifen können. Im Zuge des Ansetzens und Einführens des einen Teils 21 und dem anschließenden Ansetzen und Einführen des anderen Teils 22 werden die Vorsprünge 10 in die Überstände Ü eingeschoben. Dabei haben sie auch dichten Kontakt zur Wand des ersten Sammelkastens 10, sodass die strömungstechnische Trennung der beiden Sammelkästen 10, 20 und auch eine dichte und stabile Lötverbindung gewährleistet sind. Gleichzeitig werden beim Einführen der Vorsprünge 10 auch die beiden Teile 21, 22 an ihrer Naht 28 zusammen geschoben. Aus den Darstellungen ist erkennbar, dass die Einschubtiefe der Vorsprünge 11 in die Rohrenden etwa korrespondieren sollte mit der Tiefe der Naht 28. (2) Die Gestaltung der Naht 28, bzw. der Nähte 28, denn auf beiden Seiten ist jeweils eine Naht 28 vorhanden, ist nicht auf die dargestellte Art und Weise beschränkt. Die Nähte 28 sind gleichzeitig so ausgebildet, dass sie die Strömung der Kühlflüssigkeit in einen mäanderartigen Verlauf zwingen, was aus den 3 oder 4 zu sehen ist. Dazu ist es notwendig, wie dort auch gezeigt, dass die gegenüberliegenden Nähte 28 versetzt angeordnet sind, was sich wiederum dadurch ergibt, dass die Teile 21, 22 verschiedene Längen besitzen.
Das in der 6 in einer quasi-perspektivischen Ansicht gezeigte zweite Ausführungsbeispiel belässt es bezüglich der Anordnung der Vorsprünge 11 bei dem noch nicht veröffentlichten Konstruktionsprinzip (siehe PCT/EP 2006/001487 ) und fügt ganz einfach an gegenüberliegenden Seiten des Wärmetauschers zwei sich in Längsrichtung der Flachrohre 1 erstreckende zweite Sammelkästen 20 hinzu. Die Vorsprünge 11 befinden sich an den ersten Sammelkästen 10. Sie sind in 6 nicht erkennbar, da sie dort bereits in den Flachrohrenden stecken. Auch hier müssen die Stirnseiten des Wärmetauschers bzw. der zweiten Sammelkästen 20 entsprechend verschlossen werden, falls die zweiten Sammelkästen 20 keine napfartige Ausbildung aufweisen. Die zweiten Sammelkästen 20 mit Ein- und Auslässen 25 wurden lediglich stilisierend angedeutet. Der an der Ansichtsseite befindliche zweite Sammelkasten 20 wurde nur am unteren Rand angedeutet. Der Rest wurde abgeschnitten, um einen Blick auf den Block 3 des Wärmetauschers zu gestatten.

Claims

Ganz-Metall-Wärmetauscher, bestehend aus Flachrohren (1) mit zwei Schmal- und zwei Breitseiten und aus Rippen (2), die gemeinsam mit den Flachrohren einen Block (3) bilden, aus an den Enden der Flachrohre (1) befindlichen ersten Sammelkästen (10) und aus Vorsprüngen (11), die in die Enden der Flachrohre (1) greifen, dadurch gekennzeichnet, dass zweite Sammelkästen (20) vorgesehen sind, die sich in Längsrichtung der Flachrohre (1) erstrecken und die strömungstechnisch von den ersten Sammelkästen (10) getrennt sind.
Ganz-Metall-Wärmetauscher gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (11) an den zweiten Sammelkästen (20) angeordnet sind.
Ganz-Metall-Wärmetauscher gemäß den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Sammelkästen (20) wenigstens zweiteilig (21, 22) ausgebildet sind.
Ganz-Metall-Wärmetauscher gemäß den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Sammelkästen (10) Öffnungen (12) zur Aufnahme der Flachrohrenden aufweisen.
Ganz-Metall-Wärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (12) die Flachrohrenden nicht vollständig umgreifen.
Ganz-Metall-Wärmetauscher gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachrohrenden einen Überstand (Ü) über die ersten Sammelkästen (10) aufweisen, und dass die Vorsprünge (11) im Bereich des Überstandes (Ü) in die Flachrohrenden greifen, wobei sie in den Schmalseiten der Flachrohre (1) anliegen.
Ganz-Metall-Wärmetauscher gemäß den Ansprüchen 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Teile (21, 22) der zweiten Sammelkästen (20) zusammensteckbar sind.
Ganz-Metall-Wärmetauscher gemäß den Ansprüchen 1, 2 und 6 dadurch gekennzeichnet, dass die zusammensteckbare Tiefe etwa der Einstecktiefe der Vorsprünge (11) entspricht.
Ganz-Metall-Wärmetauscher gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Naht (28) zwischen den zwei Teilen (21, 22) ein mäanderartiger Durchströmweg durch den Wärmetauschern vorliegt.
Ganz-Metall-Wärmetauscher gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (11) an den ersten Sammelkästen (10) angeordnet sind, und dass die zweiten Sammelkästen (20) mit den ersten Sammelkästen verbunden sind.