DE102007038894A1

DE102007038894A1 - Stapel-/Stangen-Plattenladeluftkühler welcher Einlass-und Auslass-Behälter umfasst

Info

Publication number: DE102007038894A1
Application number: DE102007038894A
Authority: DE
Inventors: Jason J. Franksville Braun; David E. Racine Janke; Robert M. Racine Melby
Original assignee: Modine Manufacturing Co
Current assignee: Modine Manufacturing Co
Priority date: 2006-08-18
Filing date: 2007-08-17
Publication date: 2008-04-10
Also published as: US20080041556A1; FR2905003A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt einen Ladeluftkühler bereit zum Übertragen von Wärme zwischen einem Kühlmittel und Ladeluft, mit einem Ladelufteinlassbehälter, einem Ladeluftauslassbehälter, der von dem Einlassbehälter beabstandet ist, und einem Wärmetauscherkern, der zwischen den Einlass- und Auslassbehältern positioniert ist und einen Stapel von Plattenpaaren umfasst. Jedes der Plattenpaare kann einen Mehrfachdurchgangspfad für das Kühlmittel definieren. Längliche Beabstander können zwischen benachbarten Plattenpaaren positioniert sein und sich zwischen dem Einlassbehälter und dem Auslassbehälter auf der entgegengesetzter Seite des Wärmetauscherkerns erstrecken, um Strömungspfade für die Ladeluft durch den Wärmetauscherkern zu definieren.

Description

BEZUGNAHME AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der US Provisional Patentanmeldung mit der Seriennummer 60/838,740 , welche am 18. August 2006 eingereicht wurde, und deren gesamter Inhalt hiermit unter Bezugnahme aufgenommen wird.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher und ein Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauschers und insbesondere auf einen Ladeluftkühler und ein Verfahren zum Herstellen eines Ladeluftkühlers.
ZUSAMMENFASSUNG
Es gibt einen stetigen Bedarf für Verbesserung bei Wärmetauschern. Ein Gebiet, bei dem gegenwärtig ein Bedarf für Verbesserungen besteht, sind Ladeluftkühler, welche eine akzeptable Performance bereitstellen im Zusammenhang mit niedrigen Kühlmittelströmungsraten, welche typisch sind für Niedrigtemperatur-Kühlmittelkreisläufe, welche für bestimmte Motoranwendungen wohl immer gängiger werden (zum Beispiel für Dieselmotoranwendungen), welche immer stärkeren Emissionseinhaltungskriterien ausgesetzt sein werden.
In manchen Ausführungsformen stellt die vorliegende Erfindung einen Wärmetauscher bereit, welcher von besonderem Nutzen als Ladeluftkühler in Antriebssystemen ist, welche niedrige Kühlmittelströmungsraten aufweisen, die bei Niedrigtemperaturkühlmittelkreisläufen typisch sind. Der Wärmetauscher verwendet eine Kombination eines Stangen-Platten-Designs und eines gestapelten Platten-Designs zusammen mit Einlass- und Auslassbehältern, um einen Bypass von Luft, um den Kern zu dem Kühler zu eliminieren, wobei ein leicht herzustellender Kühler bereitgestellt wird. Das Design gestattet auch verschiedene Kernstapelhöhen für bestimmte Anwendungen durch das Verändern der Menge an Komponenten für den Kern, ohne dass irgendwelche signifikanten Veränderungen bei den Komponententeilen des Kerns vorgenommen werden müssen. Das Design kann weiterhin bestimmte Vorteile bereitstellen, wobei die Kernkomponenten, und potentiell andere Komponenten des Wärmetauschers aus Aluminium hergestellt sind.
In manchen Ausführungsformen stellt die Erfindung einen Ladeluftkühler bereit zum Übertragen von Wärme zwischen einem Kühlmittel und Ladeluft. Der Kühler kann einen Wärmetauscherkern umfassen, welcher einen Stapel von gestanzten Plattenpaaren umfasst. Jedes Plattenpaar kann einen kreislaufförmigen oder einen serpentinenartigen Kühlmittelströmungspfad durch den Wärmetauscherkern definieren. Der Wärmetauscherkern kann auch eine Anzahl von länglichen Beabstandern umfassen, welche zwischen den Plattenpaaren angeordnet sind, um Ladeluftströmungspfade zwischen benachbarten Plattenpaaren durch den Wärmetauscherkern zu definieren. Der Ladeluftkühler kann auch einen Ladelufteinlassbehälter umfassen, welcher mit einer ersten Seite des Wärmetauscherkerns verbunden ist, um die Ladeluft in die Ladeluftströmungspfade zu leiten und einen Ladeluftauslasstank, welcher mit einer zweiten Seite des Wärmetauscherkerns verbunden ist, um die Ladeluft von den Ladeluftströmungspfaden zu sammeln.
In anderen Ausführungsformen stellt die vorliegende Erfindung einen Ladeluftkühler bereit, welcher einen Ladelufteinlassbehälter umfasst, einen Ladeluftauslassbehälter, welcher von dem Einlassbehälter beabstandet ist und einen Wärmetauscherkern, welcher zwischen den Einlass- und Auslassbehältern angeordnet ist und einen Stapel von Plattenpaaren umfasst. Jedes der Plattenpaare kann einen Mehrfach-Durchgangspfad für das Kühlmittel definieren. Erste und zweite längliche Beabstander können zwischen benachbarten Plattenpaaren positioniert sein und können sich auf entgegengesetzten Seiten des Wärmetauscherkerns zwischen dem Einlassbehälter und dem Auslassbehälter erstrecken, um Strömungspfade für die Ladeluft durch den Wärmetauscherkern zu definieren.
Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zum Zusammenbauen eines Ladeluftkühlers bereit, wobei das Verfahren die Schritte aufweist des Stanzens einer Mehrzahl von Platten, des Stapelns der Mehrzahl von Platten in Plattenpaaren so dass die Stanzungen von jedem Plattenpaar zumindest teilweise einen Strömungspfad für einen Kühlmittel definieren, das verschachtelte Anordnen einer Mehrzahl von länglichen Beabstandern zwischen den Plattenpaaren, das Sichern eines Ladelufteinlass-Behälters an den gestapelten Plattenpaaren, um die Ladeluft aufzunehmen und um die Ladeluft in die Strömungspfade welche zwischen benachbarten Plattenpaaren definiert sind zu verteilen, und das Sichern eines Ladeluftauslassbehälters an den zusammengebauten Plattenpaaren, um die Ladeluft von den Strömungspfaden aufzunehmen.
Andere Aspekte der Erfindung werden offensichtlich durch die Betrachtung der detaillierten Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Wärmetauschers in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine teilweise explodierte, perspektivische Ansicht des Wärmetauschers, welcher in 1 gezeigt wird.
3 ist eine perspektivische Ansicht einer Platte, welche in dem Wärmetauscher, welcher in 1 gezeigt wird, verwendet wird.
4 ist eine Ansicht einer alternativen Ausführungsform des Wärmetauschers der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Bevor irgendwelche Ausführungsformen der Erfindung im Detail erläutert werden, sollte es verstanden werden, dass die Erfindung in ihrer Anwendung nicht auf die konstruktiven Details und die Anordnung der Komponenten begrenzt ist, wie sie in der folgenden Beschreibung dargelegt werden/wird oder den folgenden Zeichnungen gezeigt werden/wird. Die Erfindung kann andere Ausführungsformen umfassen und kann auf verschiedenartigste Weisen praktiziert oder ausgeführt werden. Es sollte auch verstanden werden, dass die Ausdrucksweise und die Terminologie, welche hierin verwendet wird, zum Zwecke der Beschreibung dient und nicht als beschränkend betrachtet werden sollte. Die Verwendung der Begriffe „umfassen", aufweisen", oder „haben" und Variationen davon sind hier so zu verstehen, dass sie die anschließend aufgelisteten Gegenstände und Äquivalente davon, sowie zusätzliche Gegenstände, beinhalten.
Falls nicht anders spezifiziert oder eingegrenzt werden die Begriffe „befestigt", „verbunden", „gelagert", und „gekoppelt" und Variationen davon breit verwendet und beinhalten sowohl direkte als auch indirekte Befestigungen, Verbindungen, Unterstützungen und Kopplungen. Des Weiteren sind „verbunden" und „gekoppelt" nicht begrenzt auf physische oder mechanische Verbindungen oder Kopplungen.
Es sollte außerdem verstanden werden, dass die Ausdrucksweise und die Terminologie, welche hierin verwendet wird unter Bezugnahme auf Vorrichtungs- oder Elementausrichtung (wie beispielsweise Begriffe, wie „zentral", „obere", „untere", „vordere", „hintere" und ähnliches) lediglich dazu dient, die Beschreibung der vorliegenden Erfindung zu vereinfachen und nicht lediglich angibt oder impliziert, dass die Vorrichtung oder das Element auf welches Bezug genommen wird eine besondere Ausrichtung haben muss. Zusätzlich werden solche Begriffe wie „erste" und „zweite" hier zum Zwecke der Beschreibung verwendet und es ist nicht beabsichtigt damit eine relative Wichtigkeit oder Signifikanz anzuzeigen oder zu implizieren.
In den veranschaulichten Ausführungsformen der 1 und 2 ist der Wärmetauscher 10 ein Ladeluftkühler, welcher konfiguriert ist, um einen Ladeluftstrom 12 von einem Ladeluftkompressor 14 aufzunehmen und um einen gekühlten Ladeluftstrom 16 zur Verbrennung in einem Antrieb 18 bereitzustellen, nachdem Wärme von dem Ladeluftstrom 12 auf einen Kühlmittelstrom 20 übertragen wurde, welcher durch ein Kühlmittelsystem 22 bereitgestellt wurde, welches mit dem Antrieb 18 verbunden ist. Es gibt viele konventionelle und bekannte Typen von Ladeluftkompressoren 14 (zum Beispiel so genannte „Turbolader"), Verbrennungsantriebe 18, und Kühlmittelsysteme 22, welche im Allgemeinen in Fahrzeugen verwendet werden und anderen Anwendungen von denen alle bei der Verwendung mit dem Wärmetauscher 10 der vorliegenden Erfindung akzeptabel sind. Demgemäß wird hier keine weitere Beschreibung der Komponenten 14, 18 und 22 bereitgestellt.
Wie in den 1 und 2 gezeigt, kann der Wärmetauscher 10 einen Kern 30 umfassen, einen Ladelufteinlassbehälter 32, welcher mit einer Seite des Kerns 30 verbunden ist, um den Ladeluftstrom 12 in den Kern 30 zu leiten, und einen Ladeluftauslassbehälter 33, welcher mit der entgegengesetzten Seite des Kerns 30 verbunden ist, um den gekühlten Ladeluftstrom 16 von diesem aufzunehmen und den Ladeluftstrom zu dem Antrieb 18 zu leiten. In anderen Ausführungsformen können die Ladelufteinlass- und Auslassbehälter 32, 33 auf derselben Seite des Kerns 30 angeordnet sein. In manchen dieser Ausführungsformen können die Ladelufteinlass- und Auslassbehälter 32, 33 integral gebildet werden und können eine oder mehrere innere Unterteilungen aufweisen, um Einlass- und Auslassteile des integralen Behälters zu definieren. In anderen Ausführungsformen können die Ladelufteinlass- und Auslassbehälter 32, 33 auf benachbarten Seiten des Kerns 30 angeordnet sein (zum Beispiel auf oberen und linken Seiten, unteren und linken Seiten, vorderen und linken Seiten, etc.).
Der Kern 30 kann einen oder mehrere Kühlmitteleinlassanschlüsse 34 umfassen und einen oder mehrere Kühlmittelauslassanschlüsse 36, um einen Kühlmittelstrom in bzw. aus dem Kern 30 zu leiten. In der veranschaulichten Ausführungsform der 1 und 2 umfasst der Kern 30 einen einzelnen Einlassanschluss 34 und einen einzelnen Auslassanschluss 36, welche auf einer gemeinsamen Seite des Kerns 30 angeordnet sind, um eine Gegenstrombeziehung zwischen dem Kühlmittelstrom 20 und dem Ladeluftstrom 12 durch den Kern 30 bereitzustellen. In anderen Ausführungsformen kann der Kern 30 zwei oder mehr Einlass- und Auslassanschlüsse 34, 36 umfassen und/oder die Einlass- und Auslassanschlüsse 34, 36 können auf einer gemeinsamen Seite des Kerns 30 angeordnet sein, oder alternativ können die Einlass- und Auslassanschlüsse 34 und 36 auf verschiedenen Seiten des Kerns 30 angeordnet sein. In manchen dieser Ausführungsformen können die Einlass- und Auslassanschlüsse 34, 36 so ausgerichtet sein, dass sie einen Gegenstrom bereitstellen oder eine Parallelstrombeziehung zwischen dem Kühlmittelstrom 20 und dem Ladeluftstrom 12 durch den Kern 30.
In der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform umfasst der Kern 30 eine Anzahl von gestapelten Plattenpaaren 40 (14 in der veranschaulichten Ausführungsform) mit Luftseitenrippen 42 und länglichen Beabstandungsstangen 44, 45, welche zwischen benachbarten Plattenpaaren 40 angeordnet sind, um die Luftströmungspfade 46 durch den Kern 30 zu definieren. In der dargestellten Ausführungsform wird eine Luftseitenrippe 42 zwischen jedem benachbarten Plattenpaar 40 gelagert, und zwischen einem Paar von Beabstandungsstangen 44, 45, welche entgegengesetzte Enden des Wärmetauscherkerns 30 abdichten. In anderen Ausführungsformen können zwei oder mehrere Luftseitenrippen 42 zwischen benachbarten Plattenpaaren 40 gelagert werden, wobei der Kern 30 eines oder mehrere Paare von benachbarten Plattenpaaren 40 umfassen kann, welche keine Luftseitenrippen 42 aufweisen und/oder eine Beabstandungsstange 44, welche dazwischen angeordnet ist, eine einzelne Beabstandungsstange 44 kann zwischen einem oder mehreren benachbarten Plattenpaare 40 angeordnet sein, ein Paar von Beabstandungsstangen 44, 45 kann benachbarte Seiten des Wärmetauscherkerns 30 abdichten und/oder drei oder vier Beabstandungsstangen 44 können zwischen benachbarten Plattenpaaren 40 angeordnet sein. Während eine Rippe 42 des serpentinen- bzw. wellenförmigen Typs gezeigt wird (aus Gründen der Einfachheit sind lediglich die Enden dargestellt) für die Luftseitenrippe 42, kann in manchen Ausführungsformen der Kern 30 eine oder mehrere Rippen 42 umfassen, welche andere Konfigurationen aufweisen, wie beispielsweise lanzenförmig und versetzt (lanced and offset), geschlitzt (louvered) und ähnliches.
Wie in 2 gezeigt, können die Beabstandungsstangen 44, 45 jeweils einen im Wesentlichen quadratischen Querschnitt aufweisen. In anderen Ausführungsformen können die Beabstandungsstangen 44, 45 eine andere Querschnittsform aufweisen, wie beispielsweise rund, dreieckig, keilförmig, rechtwinkelig, trapezoidal, oder eine andere polygonale Form, oval, irregulär, und ähnliches.
In noch weiteren Ausführungsformen kann der Kern 30 eine einzelne Platte umfassen, welche ineinander gefaltet oder gerollt ist, so dass entgegengesetzte Enden der Platte einander berühren und so dass die einzelne Platte im Wesentlichen einen Kühlmittelströmungspfad 49 umschließt und das Kühlmittel in dem Kühlmittelströmungspfad 49 separat von den Luftströmungspfaden 46 hält. In manchen dieser Ausführungsformen kann der Kern 30 eine Anzahl von benachbarten gefalteten oder gerollten Platten aufweisen, wobei jede davon einen separaten Kühlmittelströmungspfad 49 definieren kann, und Beabstandungsstangen 44 und/oder Luftseitenrippen 42 können in dem Kern 30 zwischen benachbarten gefalteten oder gerollten Platten gelagert sein.
In den in den 1 bis 3 veranschaulichten Ausführungsformen ist jedes der Plattenpaare 40 aus einem Paar von gestanzten oder geprägten Platten 47, 48 gebildet, welche an ihrem Umfang verbunden sind, um einen Kühlmittelströmungspfad 49 (am besten in 3 zu sehen) für das Kühlmittel dazwischen einzuschließen und zu definieren. Jede der Platten 47, 48 umfasst ein Paar von Öffnungen 50, 52, welche mit den korrespondierenden Öffnungen 50, 52 der anderen Platten ausgerichtet sind, um entsprechende Kühlmittelkammern, 54, 56 zum Verteilen und Sammeln des Kühlmittels zu bzw. von den Strömungspfaden 49 zu definieren. In dieser Hinsicht wird jede der Öffnungen 50, 52 jeweils von einem korrespondierenden hervorstehenden Vorsprung 58, 60 umgeben, welcher von jedem Plattenpaar 40 nach außen gerichtet ist, um mit einem benachbarten ausgerichteten Vorsprung 58, 60 zusammenzuwirken, um die entsprechenden Kammern 54, 56 abzudichten. In alternativen Ausführungsformen können Einsätze zwischen jeder der Öffnungen 50, 52 positioniert werden, um zumindest teilweise eine oder beide der Kühlmittelkammern 54, 56 zu umschließen. Alternativ können die Beabstandungsstangen 44, 45 so geformt sein, dass sie die Öffnungen 50, 52 umgeben, um eine Dichtung zwischen benachbarten Plattenpaaren 40 zu bilden und um zumindest teilweise eine oder beide der Kühlmittelkammern 54, 56 zu definieren.
In den in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsformen ist ein Paar von Kühlmittelkammern 54, 56 auf einer gemeinsamen Seite des Wärmetauscherkerns 30 angeordnet. In anderen Ausführungsformen kann der Kern 30 eine einzelne Kammer umfassen, welche eine innere Unterteilung aufweist oder alternativ kann der Kern 30 zwei oder mehrere Kammern 54, 56 umfassen, welche auf unterschiedlichen Seiten des Wärmetauscherkerns 30 angeordnet sind.
Wie in 3 gezeigt, kann jede Beabstandungsstange 44, 45 so geformt sein, dass sie mit dem korrespondierenden Endumfang des benachbarten gestapelten Plattenpaares 40 zusammenpasst. In der dargestellten Ausführungsform gemäß 2, umfassen die Beabstandungsstangen 44, welche auf einer Seite des Kerns angeordnet sind (d.h. der rechten Seite in 2) konturierte Teile 64, 66, welche sich um die korrespondierenden konturierten runden Vorsprünge 58, 60 des benachbarten Plattenpaares 40 herumwickeln, um die Luftseite des Kerns 30 an dem korrespondierenden Ende des Kerns 30 abzudichten. Wie in 2 gezeigt, können die Beabstandungsstangen 45, welche auf der entgegengesetzten Seite des Kerns 30 angeordnet sind (d.h. der linken Seite in 2) eine Form aufweisen, welche mit den Enden des benachbarten Plattenpaares 40 zusammenpasst, um die Luftseite des Kerns 30 an dem korrespondierenden Ende des Kerns 30 abzudichten. Während die Beabstandungsstangen 44, 45 der in 2 veranschaulichten Ausführungsform unterschiedlich ausgebildet sind, um unterschiedlich geformte Seiten des Kerns 30 abzudichten, können in anderen Ausführungsformen die Beabstandungsstangen 44, 45 ähnlich geformt sein, um mit ähnlich geformten Seiten des Kerns 30 in Eingriff zu gelangen. In solchen Ausführungsformen können gemeinsame Beabstandungsstangen auf entgegen gesetzten Seiten des Kerns 30 angeordnet werden, wodurch die Notwendigkeit für unterschiedlich geformte Beabstandungsstangen 44, 45 eliminiert wird und der Zusammenbau des Kerns 30 vereinfacht wird.
Der Kern 30 kann auch eine obere Platte 67 und eine untere Platte 68 umfassen, welche die Plattenpaare 40 und die dazwischen angeordneten Rippen 42 und die Beabstandungsstangen 44, 45 dazwischen einschließen. In der dargestellten Ausführungsform weist die obere Platte 67 ein Paar von Öffnungen zur Aufnahme der Anschlüsse 34, 36 auf, während die untere Platte 68 keine Öffnungen aufweist, um die Kammern 54, 56 zu umschließen. In anderen Ausführungsformen kann sich einer der Anschlüsse 34, 36 (zum Beispiel der Einlassanschluss 34) durch eine Öffnung in der oberen Platte 67 erstrecken und der andere Anschluss 34, 36 (d.h. der Auslassanschluss 36) kann sich durch eine Öffnung in der unteren Platte 68 erstrecken oder alternativ können sich beide Anschlüsse 34, 36 durch die untere Platte 68 erstrecken.
In der in 2 dargestellten Ausführungsform ist die obere Platte 67 in Eingriff mit einem obersten Plattenpaar 40 und die untere Platte 68 ist in Eingriff mit einem untersten Plattenpaar 40. In anderen Ausführungsformen kann eine Rippe 42 zwischen der oberen Platte 67 und dem obersten Plattenpaar 40 gelagert werden und/oder eine Rippe 42 kann zwischen dem untersten Plattenpaar 40 gelagert werden. In noch weiteren Ausführungsformen kann die obere Platte 67 eliminiert werden und das oberste Plattenpaar 40 kann eine Oberseite des Kerns 30 definieren und/oder die untere Platte 68 kann weggelassen werden und das unterste Plattenpaar 40 kann die Unterseite des Kerns 30 definieren.
In den in 3 veranschaulichten Ausführungsformen umfasst jede der Platten 67, 68 eine umlaufende Prägung 70 und eine Mehrzahl von länglichen Prägungen 72, 74, 76, 78, 80, welche sich innerhalb der umlaufenden Prägung 70 erstrecken, um mit anderen Platten 47, 48 des Plattenpaars 40 zusammenzuwirken, um den Kühlmittelströmungspfad 49 mit mehreren Durchgängen A, B, C, D, E und F zu definieren, um einen Gegenstrom mit den Ladeluftströmungspfaden 46 durch den Kern 30 zu erzeugen. Zusätzlich werden gekrümmte Prägungen 82 zwischen benachbarten Enden der Durchgänge A bis E bereitgestellt, um dabei behilflich zu sein, den Kühlmittelstrom von einem Durchgang zum nächsten zu leiten bei einer gleichmäßigen Verteilung des Kühlmittelstroms. Wie in 3 gezeigt, definieren die länglichen Prägungen 72, 74, 76, 78 und 80 und die gekrümmte Prägung 82 einen kreislaufartigen Kühlmittelströmungspfad 49 durch jedes der Plattenpaare 40. In anderen Ausführungsformen können eine oder beide der Platten 47, 48 Prägungen aufweisen, welche andere Konfigurationen und relative Ausrichtungen aufweisen, um einen kreislaufförmigen Kühlmittelströmungspfad 49 bereitzustellen. In noch anderen Ausführungsformen können eine oder beide der Platten 47, 48 andere längliche Vorsprünge und/oder gekrümmte Vorsprünge aufweisen, von denen einer oder mehrere mit einer oder beiden der Platten 47, 48 verschweißt, verlötet, oder hartgelötet sein kann/können, um zumindest teilweise den Kühlmittelströmungspfad 49 zu definieren.
In manchen Ausführungsformen können eine oder beide der Platten 47, 48 eine Anzahl von erhöhten vertiefungsartigen Prägungen 84, 86 umfassen, um die Verbindung zwischen den Platten 47, 48 zu verstärken und/oder als Turbulatoren für den Kühlmittelstrom zu fungieren. Während eine bevorzugte Form der Platten 47, 48 gezeigt wird, sollte es verstanden werden, dass es viele mögliche Formen für die Platten 47, 48 gibt und dass die speziell ausgewählte Form von einer Anzahl von Parameter für jede spezifische Anwendung abhängen wird. Beispielsweise können in manchen Anwendungen wenige oder mehrere der mehrfachen Durchgänge A – F erwünscht sein. Auf ähnliche Weise können in manchen Anwendungen die Prägungen 82, 84 und 86 vorzugsweise weggelassen oder modifiziert werden.
Wie in 1 und 2 gezeigt, weisen die Ladelufteinlass- und Ladeluftauslassbehälter 32, 33 jeweils einen umlaufenden Rand 90, 92 auf, welcher jeweils korrespondiert und zusammenpasst mit den luftseitigen Randbereichen 94, 96 des Kerns 30, welche definiert sind durch die Kanten der oberen und unteren Platten 67, 68, die Beabstandungsstangen 44, 46 und die korrespondierenden Enden der Plattenpaare 40, welche die Einlass- und die Auslassseiten des Luftströmungspfads 46 durch den Kern 30 umgeben. Die korrespondierenden Randbereiche 90, 94 und 92, 96 können auf eine geeignete Weise verbunden werden, wie beispielsweise durch Schweißen, Löten oder Hartlöten, um die Randbereiche 90, 94 und 92, 96 zusammen abzudichten, um ein Austreten des Ladeluftstroms aus dem Wärmetauscher 10 und um die Strömungspfade 46 herum zu verhindern oder zu begrenzen. In manchen Ausführungsformen kann eine Dichtung oder ein Dichtungsring zwischen dem Kern 30 und dem Ladelufteinlassbehälter 32 positioniert werden und/oder zwischen dem Kern 30 und dem Ladeluftauslassbehälter 34.
Während die Ladelufteinlass- und Ladeluftauslassbehälter 32, 33 in der dargestellten Ausführungsform eine geeignete Konstruktion aufweisen können, werden die Ladelufteinlass- und Ladeluftauslassbehälter 32, 33 als Gussstücke oder Formstücke gezeigt, welche aus einem geeigneten Material gebildet sind, wobei der Ladelufteinlassbehälter 32 einen geeigneten Lufteinlassanschluss 100 aufweist, welcher auf diesem angeordnet ist, und wobei der Auslassbehälter 32 einen geeigneten Auslassluftanschluss 102 aufweist, welcher auf diesem angeordnet ist. In dieser Hinsicht ist es wichtig festzuhalten, dass die Verwendung der Beabstandungsstangen 44, 46 dabei behilflich ist, eine Randoberfläche bereitzustellen, so dass die Behälter 30, 32 auf eine geeignete Weise mit dem Kern 30 zusammengefügt und verbunden werden können.
Während jedes geeignete Material für den Wärmetauscher 10 verwendet werden kann, ist es in manchen bevorzugten Ausführungsformen wünschenswert, die Behälter 32, 33 und die Komponenten für den Kern aus Aluminium zu bilden und alle Komponenten des Wärmetauschers 10 unter Verwendung eines geeigneten Hartlöt-, Schweiß- oder Lötvorgangs zusammenzufügen.
Ein Vorteil der dargestellten Konstruktion für den Kern 30 ist das sie unterschiedliche Größen des Wärmetauschers 10 gestattet in dem lediglich die Anzahl der Plattenpaare 40 und der dazwischen angeordneten Rippen 42 und der Beabstandungsstangen 44, 45 addiert oder subtrahiert wird, ohne dass eine Änderung in der Komponentenkonfiguration für die Komponenten des Kerns 30 notwendig wäre. Dies wird in 4 dargestellt, welche einen Kern 30 zeigt, welcher aus sieben Plattenpaaren 40 gebildet ist und einer korrespondierenden Anzahl von dazwischen angeordneten Rippen 42 und Beabstandungsstangen 44, 45. In dieser Hinsicht sollte festgehalten werden, dass es bevorzugt wird, dass der Ladelufteinlassbehälter 32 und der Ladeluftauslassbehälter 34 so bemessen sind, dass ihre Randbereiche 90, 92 mit den Randbereichen 94, 96 des Kerns 30 zusammenpassen.
Die Ausführungsformen, welche oben beschrieben und in den Figuren veranschaulicht wurden, werden lediglich als Beispiel präsentiert und sollen keine Beschränkung des Konzepts oder der Prinzipien der vorliegenden Erfindung darstellen. Es wird von den Fachleuten gewürdigt werden, dass verschiedene Änderungsmöglichkeiten denkbar sind.

Claims

Ein Ladeluftkühler zum Übertragen von Wärme zwischen einem Kühlmittel und Ladeluft, wobei der Kühler aufweist: einen Wärmetauscherkern, welcher einen Stapel von geprägten Plattenpaaren umfasst, wobei jedes Plattenpaar einen kreislaufartigen Kühlmittelströmungspfad durch den Wärmetauscherkern definiert, und eine Mehrzahl von länglichen Beabstandern, welche zwischen den Plattenpaaren angeordnet sind, um zumindest teilweise Ladeluftströmungspfade zwischen benachbarten Plattenpaaren durch den Wärmetauscherkern zu definieren; einen Ladelufteinlassbehälter, welcher mit einer ersten Seite des Wärmetauscherkerns verbunden ist, um die Ladeluft in die Ladeluftströmungspfade zu leiten; und einen Ladeluftauslassbehälter, welcher mit einer zweiten Seite des Wärmetauscherkerns verbunden ist, um die Ladeluft von den Ladeluftströmungspfaden zu sammeln.
Der Ladeluftkühler gemäß Anspruch 1, wobei jedes der geprägten Plattenpaare eine Mehrzahl von Durchgängen entlang des Kühlmittelströmungspfads zwischen dem Ladelufteinlassbehälter und dem Ladeluftauslassbehälter definiert.
Der Ladeluftkühler gemäß Anspruch 2, wobei eine Mehrzahl von Vertiefungen in einer Platte von einem der Plattenpaare gebildet ist, und zwar entlang von zumindest einem aus der Mehrzahl von Durchgängen.
Der Ladeluftkühler gemäß Anspruch 2, wobei bogenförmige Vorsprünge entlang der Plattenpaare positioniert sind, um das Kühlmittel zwischen der Mehrzahl von Durchgängen zu verteilen.
Der Ladeluftkühler gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin aufweisend bogenförmige Vorsprünge, welche entlang zumindest einer der Platten von jedem Plattenpaar gebildet sind, um das Kühlmittel durch die kreislaufartigen Kühlmittelströmungspfade zu leiten.
Der Ladeluftkühler gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mehrzahl von länglichen Beabstandern sich zwischen dem Ladelufteinlassbehälter und dem Ladeluftauslassbehälter auf entgegen gesetzten Seiten des Wärmetauscherkerns erstreckt.
Der Ladeluftkühler gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche weiterhin aufweisend eine gewellte Rippe, welche zwischen zwei aus der Mehrzahl von Beabstandungsstangen positioniert ist.
Der Ladeluftkühler gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die länglichen Beabstander den Wärmetauscherkern abdichten.
Ein Ladeluftkühler zum Übertragen von Wärme zwischen einem Kühlmittel und Ladeluft, wobei der Kühler aufweist: einen Ladelufteinlassbehälter; einen Ladeluftauslassbehälter, welcher von dem Einlassbehälter beabstandet ist; und einen Wärmetauscherkern, welcher zwischen den Einlass- und Auslassbehältern positioniert ist und einen Stapel von Plattenpaaren umfasst, wobei jedes der Plattenpaare einen Mehrfachdurchgangspfad für das Kühlmittel definiert, wobei erste und zweite längliche Beabstander zwischen benachbarten Plattenpaaren positioniert sind und sich zwischen dem Einlassbehälter und dem Auslassbehälter auf entgegengesetzten Seiten des Wärmetauscherkerns erstrecken, um Strömungspfade für die Ladeluft durch den Wärmetauscherkern zu definieren.
Der Ladeluftkühler gemäß Anspruch 9, wobei jedes Plattenpaar einen kreislaufartigen Kühlmittelströmungspfad durch den Wärmetauscherkern definiert.
Der Ladeluftkühler gemäß Anspruch 9 oder 10, weiterhin aufweisend eine Mehrzahl von im Wesentlichen parallelen Prägungen, welche entlang von zumindest einer der Platten von jedem der Plattenpaare, die die Mehrfachdurchgangspfade für das Kühlmittel definieren, gebildet sind.
Der Ladeluftkühler gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, weiterhin aufweisend bogenförmige Vorsprünge, welche entlang von zumindest einer der Platten von jedem der Plattenpaare, die einen kreislaufartigen Teil des Kühlmittelpfads definieren, gebildet sind.
Der Ladeluftkühler gemäß einem der Ansprüche 9 bis 12, weiterhin aufweisend Vertiefungen, die entlang von zumindest einem der Durchgänge des Kühlmittelpfads gebildet sind.
Der Ladeluftkühler gemäß einem der Ansprüche 9 bis 13, weiterhin aufweisend eine gewellte Rippe, welche zwischen den ersten und zweiten länglichen Beabstandern positioniert ist sowie zwischen benachbarten Plattenpaaren.
Der Ladeluftkühler gemäß einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei die länglichen Beabstander eine Abdichtung zwischen den benachbarten Plattenpaaren bilden.
Ein Verfahren zum Zusammenbauen eines Ladeluftkühlers, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Prägen einer Mehrzahl von Platten; Stapeln der Mehrzahl von Platten und Plattenpaaren, so dass Prägungen von jedem Plattenpaar zumindest teilweise einen Strömungspfad für ein Kühlmittel definieren; Zwischenordnen einer Mehrzahl von länglichen Beabstandern zwischen den Plattenpaaren; Befestigen eines Ladelufteinlassbehälters an den gestapelten Plattenpaaren, um die Ladeluft aufzunehmen und um die Ladeluft auf die Strömungspfade, welche zwischen den benachbarten Plattenpaaren definiert sind zu verteilen; und Befestigen eines Ladeluftauslassbehälters an den zusammengebauten Plattenpaaren, um die Ladeluft von den Strömungspfaden aufzunehmen.
Das Verfahren gemäß Anspruch 16, weiterhin aufweisend das Bilden einer Mehrzahl von Durchgängen entlang des Kühlmittelströmungspfads zwischen den Plattenpaaren und zwischen den Prägungen.
Das Verfahren gemäß Anspruch 17, wobei das Prägen der Mehrzahl von Platten, das Bilden von bogenförmigen Prägungen entlang der Mehrzahl von Platten umfasst, um zumindest teilweise die Mehrzahl von Durchgängen zu definieren.
Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 16 bis 18, weiterhin aufweisend das leichte Eindrücken der Mehrzahl von Platten zwischen den Prägungen um Turbulatoren zu bilden, welcher entlang des Kühlmittelströmungspfads positioniert sind.
Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 16 bis 19, wobei das Prägen der Mehrzahl von Platten das Bilden von bogenförmigen Prägungen, welche entlang von zumindest einem der geprägten Plattenpaare gebildet sind, umfasst, um einen serpetinenförmigen Strömungspfad zu bilden.
Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 16 bis 20, wobei das Zwischenordnen der Mehrzahl von länglichen Beabstandern zwischen den Plattenpaaren das Positionieren der Mehrzahl von länglichen Beabstandern zwischen dem Ladelufteinlasstank und dem Ladeluftauslasstank auf entgegengesetzten Seiten des Wärmetauscherkerns umfasst.
Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 16 bis 21, weiterhin aufweisend das Positionieren einer wellenförmigen Rippe zwischen zwei aus der Mehrzahl von länglichen Beabstandern sowie entlang des Ladeluftströmungspfads.
Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 16 bis 22, wobei das Zwischenordnen der Mehrzahl von länglichen Beabstandern zwischen den Plattenpaaren das Abdichten von entgegengesetzten Seiten der gestapelten Plattenpaare umfasst.