DE102007047294A1

DE102007047294A1 - Heat exchanger and method for its production

Info

Publication number: DE102007047294A1
Application number: DE102007047294A
Authority: DE
Inventors: Werner Helms; Oliver Liedtke; Thomas Bensel
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2007-10-02
Filing date: 2007-10-02
Publication date: 2009-04-09
Also published as: US20090126919A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit einer Vielzahl von Wärmeübertragerrohren, in denen ein Fluid, wie ein Kühlmittel, fließen kann und deren Enden in Sammelkästen gehalten sind. Zumindest in einem Sammelkasten sind wenigstens zwei durch einen Einsatz voneinander getrennte Sammelvolumina angeordnet. Ein Trennschnitt, der den Einsatz und somit auch den Sammelkasten teilt, ist im Wärmetauscher ausgebildet.The invention relates to a heat exchanger with a plurality of heat exchanger tubes, in which a fluid, such as a coolant, can flow and whose ends are held in headers. At least in a collection box, at least two collection volumes separated by an insert are arranged. A separating cut, which divides the insert and thus also the collecting box, is formed in the heat exchanger.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere zur Kühlung eines Kühlmittels vorzugsweise bei einem Kraftfahrzeug, der eine Vielzahl von Wärmeübertragerrohren aufweist, in denen Kühlmittel fließen kann und deren Enden in Sammelkästen gehalten sind. In zumindest einem Sammelkasten sind wenigstens zwei durch einen Einsatz voneinander getrennte Sammelvolumina angeordnet.The The invention relates to a heat exchanger, in particular for Cooling of a coolant, preferably at a Motor vehicle having a plurality of heat exchanger tubes has, in which coolant can flow and whose ends are held in collecting boxes. In at least A collection box is at least two by a use of each other arranged separate collection volumes.

Ein Wärmetauscher der genannten Art ist beispielsweise aus der EP 1 410 929 bekannt. Heißes Wasser wird aus einem Motor in ein erstes Sammelvolumen eines Sammelkastens geleitet, fließt durch die Wärmeübertragungsrohre, ändert seine Strömungsrichtung in einem zweiten Sammelbehälter und wird durch Wärmeübertragungsrohre in ein zweites Sammelvolumen des ersten Sammelkastens geleitet. Während des Durchströmens der Wärmetauscherrohre erwärmt das heiße Wasser die den Wärmetauscher quer durchströmende Luft. Zwischen den beiden Sammelvolumina des ersten Sammelkastens befindet sich eine die beiden Sammlervolumina separierende Trennwand. Das Wasser zu beiden Seiten der Trennwand weist infolge des Abkühlens während des Durchlaufens der Wärmeübertragerrohre eine unterschiedliche Temperatur auf, wobei die Differenz der beiden Temperaturen mit der vom Kraftfahrzeuginsassen eingestellten Heiztemperatur variiert.A heat exchanger of the type mentioned is for example from the EP 1 410 929 known. Hot water is passed from a motor into a first collection volume of a header tank, flows through the heat transfer tubes, changes its direction of flow in a second header, and is routed through heat transfer tubes into a second header volume of the first header tank. During the flow through the heat exchanger tubes, the hot water heats the air flowing through the heat exchanger. Between the two collecting volumes of the first collecting tank there is a dividing wall separating the two collecting volumes. The water on both sides of the partition has due to the cooling during the passage of the heat exchanger tubes to a different temperature, wherein the difference of the two temperatures varies with the heating temperature set by the motor vehicle occupant.

Werden beispielsweise Kühlmittelkühler mit relativ langen Rohren und einer Trennwand in einem Sammelkasten verwendet, so kann eine aufgrund eines Temperaturunterschiedes entstehende thermische Beanspruchung Spannungen im Bereich von der Trennwand des Wärmetauschers erzeugen. Diese Spannungen können Schäden wie beispielsweise Bruchstellen der Sammelkastenwandung im Bereich der Trennwände verursachen und führen damit zu einer eingeschränkten Dauerfestigkeit derartiger Sammelkästen bzw. des Wärmetauschers.Become For example, coolant radiator with relatively long Pipes and a divider used in a collecting box so can a due to a temperature difference resulting thermal Stress stresses in the area of the partition wall of the heat exchanger produce. These voltages can damage such For example, break points of Sammelkastenwandung in the field of Create partitions and thus lead to a limited fatigue strength of such collection boxes or the heat exchanger.

Zur Vermeidung von Schäden durch thermische Beanspruchung wird in der DE 3 927 955 vorgeschlagen, Wasserkästen aus Kunststoff herzustellen, um eine thermische Entkopplung zu erreichen. In der DE 3 540 415 wird zur Vermeidung einer Wärmeübertragung zwischen zwei Sammelvolumina vorgeschlagen, zwei jeweils komplette, einzelne Wärmetauscher zu einem Doppelwärmetauscher zusammenzufügen. Die beiden Wärmetauscher liegen dabei am Fluideintritt, wie Kühlmittelmitteleintritt, aneinander an. Die beiden Sammelkästen, zwischen denen eine Temperaturdifferenz herrscht, sind beabstandet zueinander angeordnet.To avoid damage due to thermal stress is in the DE 3 927 955 proposed to produce plastic water tanks in order to achieve a thermal decoupling. In the DE 3 540 415 In order to avoid heat transfer between two collection volumes, it is proposed to combine two complete individual heat exchangers into a double heat exchanger. The two heat exchangers are at the fluid inlet, such as coolant inlet to each other. The two headers, between which a temperature difference prevails, are spaced from each other.

Aus der DE 44 01 859 ist ein Zweifach-Kreuzstromwärmetauscher bekannt, bei dem das Kühlmittel an beiden Seiten des Wärmetauschers zu- sowie abgeführt wird. In der mittig im Wärmetauscher angeordneten Trennwand treffen nach jeweils einmaligem Durchlaufen der Wärmeübertragerrohre die beiden Kühlmittelströme mit geringerer Temperaturdifferenz aufeinander, woraus geringere Spannungen im Trennwandbereich resultieren. Die erforderliche Verrohrung für beide Seiten des Wärmetauschers erfordert jedoch einen erhöhten Aufwand am Wärmetauscher sowie beim Einbau in ein Kraftfahrzeug.From the DE 44 01 859 is a double cross-flow heat exchanger is known, in which the coolant is supplied to both sides of the heat exchanger and discharged. In the middle of the heat exchanger arranged partition meet after each passing through the heat exchanger tubes, the two coolant streams with less temperature difference, which results in lower voltages in the partition wall area. However, the required piping for both sides of the heat exchanger requires increased effort on the heat exchanger and installation in a motor vehicle.

Es ist ferner bekannt, im Trennwandbereich des Sammlerkastens zusätzliche Verstärkungselemente wie beispielsweise Bleche zur Aufnahme der durch die Temperaturdifferenz entstehenden Spannungen vorzusehen. Das Einbringen derartiger Bleche hat sich einerseits als aufwendig und andererseits als bezüglich höherer thermozyklischer Beanspruchung als nicht ausreichend erwiesen.It is also known in the partition area of the collector box additional Reinforcement elements such as sheets for recording to provide the resulting by the temperature difference voltages. The introduction of such sheets has on the one hand as expensive and on the other hand, as for higher thermocyclic Stress proved insufficient.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Wärmetauscher zu schaffen, der einen einfachen Aufbau mit thermischer Entkopplung benachbarter Sammelkästen aufweist. Ferner soll ein Verfahren angegeben werden, welches eine einfache und kostengünstige Herstellung dieses Wärmetauschers ermöglicht.The The object of the present invention is to provide a heat exchanger to create a simple structure with thermal decoupling having adjacent headers. Furthermore, a method be given, which is a simple and inexpensive Production of this heat exchanger allows.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des Wärmetauschers ist Gegenstand des Anspruchs 13. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.These Object is achieved by the subject of claim 1. The invention Process for the preparation of the heat exchanger is the subject of claim 13. Advantageous developments are the subject of Dependent claims.

Zur Lösung der Aufgabe wird ein Wärmetauscher vorgeschlagen, der eine Vielzahl von Wärmeübertragerrohren aufweist, in denen Kühlmittel fließen kann und deren Enden zu beiden Seiten in Sammelkästen gehalten sind. Zumindest in einem Sammelkasten sind wenigstens zwei durch einen Einsatz voneinander getrennte Sammelvolumina angeordnet. Der Einsatz ist von einem durchgehenden, den Sammelkasten teilenden Trennschnitt in zwei Teile geteilt.to Solution to the problem, a heat exchanger is proposed, having a plurality of heat exchanger tubes, in which coolant can flow and their ends are held in collecting boxes on both sides. At least in a collection box, at least two are by one use of each other arranged separate collection volumes. The mission is from a continuous, dividing the collection box dividing section divided into two parts.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Wärmetauscher eine Vielzahl von bevorzugt rechteckig ausgeführten Wärmeübertragungsrohren auf, zwischen denen bevorzugt Wärmeübertragungseinrichtungen wie Lamellen angeordnet sind, die vorzugsweise zu beiden Seiten wärmeleitend an je einem Wärmeübertragungsrohr anliegen, um einen guten Wärmeübergang zwischen den Wärmeübertragungsrohren und den Lamellen und somit eine hohe Kühlleistung zu erreichen. Beide axiale Enden der Wärmeübertragungsrohre münden in dort angeordnete Sammelkästen, in welchen die Wärmeübertragungsrohre einzeln dicht umfasst aufgenommen sind.In a preferred embodiment of the present invention, the heat exchanger has a plurality of preferably rectangular executed heat transfer tubes, between which preferably heat transfer devices such as lamellae are arranged, which preferably lie on both sides heat-conducting to each heat transfer tube, to ensure good heat transfer between the heat transfer tubes and the lamellae and thus to achieve a high cooling capacity. Both axial ends of the heat transfer tubes open into collection boxes arranged therein, in which the heat transfer tubes a Tent-tight covers are included.

Wenigstens einer der Sammelkästen weist eine Trennwand auf, welche erfindungsgemäß von dem Einsatz in dem Sammelkasten gebildet wird, der fest mit dem Sammelkasten verbunden ist. Infolge eines Trennvorgangs ist der erfindungsgemäße Einsatz und damit der Sammelkasten in zwei Teile getrennt, so dass die Teile des Einsatzes je eine Außenwand zweier unabhängiger Sammelvolumina bilden.At least one of the collecting boxes has a partition, which according to the invention of the use in the collecting box is formed, which is firmly connected to the collection box. As a result a separation process is the use of the invention and thus the collecting box separated into two parts, leaving the parts of the insert one outer wall of two independent ones Form collection volumes.

Der erfindungsgemäße Einsatz wird für die Teilung vorzugsweise so in den Sammelkasten eingesetzt, dass dieser entlang seines Umfangs zu beiden entgegengesetzten Seiten dicht mit dem Sammelkasten verbunden ist. Der Einsatz kann dabei aus einem massiv ausgeführten Trennelement bestehen. Bevorzugt weist der Einsatz im Bereich des vorgesehenen Trennvorgangs eine Ausnehmung auf, in welcher der Trennvorgang geführt und verkürzt wird.Of the use according to the invention is for the division preferably inserted into the collection box so that this along its circumference to both opposite sides close to the Collection box is connected. The insert can be made of a solid executed separating element consist. Preferably, the Use in the area of the intended separation process a recess on, in which the separation process performed and shortened becomes.

Bevorzugt ist der Einsatz so ausgeführt, dass dieser ein Wärmeübertragungsrohr aufnimmt, welches durch den Trennvorgang entlang seiner Längsachse getrennt wird. In diesem Fall kann der Aufbau der Wärmeübertragungseinheit des Wärmetauschers aus abwechselnd angeordneten Wär meübertragungsrohren und Lamellen beibehalten werden. Vorteilhaft ist bei diesem Aufbau weiter, dass die Lamellen zu beiden Seiten des Trennschnitts weiterhin gestützt sind. Zum Trennen eines Wärmeübertragungsrohres entlang seiner Längsachse ist zudem aufgrund der geringen Wandstärke nur eine geringe Trennenergie erforderlich. Ferner kann durch die Verwendung der gleichen Wärmeübertragungsrohre im Einsatz und zur Wärmeübertragung der Aufbau des Wärmetauschers im Wesentlichen beibehalten und die Fertigungsvorbereitung vereinfacht werden.Prefers the insert is designed to be a heat transfer tube receives, which by the separation process along its longitudinal axis is disconnected. In this case, the structure of the heat transfer unit the heat exchanger from alternately arranged heat transfer tubes and lamellae are maintained. It is advantageous in this structure further, that the lamellae continue to be supported on both sides of the separation cut are. For separating a heat transfer tube along its longitudinal axis is also due to the low Wall thickness only a small separation energy required. Furthermore, by using the same heat transfer tubes in use and for heat transfer the structure the heat exchanger essentially retained and the Production preparation to be simplified.

Es ist aber auch möglich, anstelle eines Wärmeübertragungsrohres im Einsatz zwei, bevorzugt der Form eines Wärmeübertragungsrohres entsprechenden, Bleche vorzusehen. Bei dieser Ausführungsform ist der Trennvorgang nach dem Durchtrennen des Einsatzes mit dem Sammelkasten abgeschlossen. Die Teilung der beiden Wärmeübertragungseinheiten des Wärmetauschers reicht dabei bis zu der Stelle, an der die Bleche im Sammelkasten auf der gegenüberliegenden Seite des Wärmetauschers aufgenommen sind.It But it is also possible, instead of a heat transfer tube in use two, preferably in the form of a heat transfer tube appropriate to provide sheets. In this embodiment is the separation process after cutting the insert with the Collection box completed. The division of the two heat transfer units of the heat exchanger reaches up to the point where the sheets in the collecting box on the opposite side of the heat exchanger are included.

Infolge der Trennung eines ersten Sammelkastens im Bereich des Einsatzes entsteht eine erste Wärmeübertragungseinheit, welche bevorzugt an einer Seite mit einem ein erstes Sammelvolumen bildenden ersten separaten Sammelkasten verbunden ist, und eine zweite Wärmeübertragungseinheit, die bevorzugt an einer Seite mit einem ein zweites Sammelvolumina bildenden zweiten separaten Sammelkasten verbunden ist. Wird nun bei einem derartig ausgebildeten Wärmetauscher in den ersten Sammelkasten ein Kühlmittel mit hoher Temperatur eingeleitet, so fließt dieses durch die Warmeübertragungsrohre der ersten Wärmeübertragungseinheit, ändert seine Richtung im zweiten Sammelkasten auf der gegenüberliegenden Seite der Wärmeübertragungsrohre und fließt durch die mit dem zweiten separaten Sammelkasten verbundenen Wärmeübertragungsrohre der zweiten Wärmeübertragungseinheit in diesen zweiten separaten Sammelkasten.As a result the separation of a first collection box in the field of use creates a first heat transfer unit, which preferably on one side with a first collecting volume forming first separate collection box is connected, and a second heat transfer unit, which is preferred on one side with a second collecting volume forming second separate collection box is connected. Will now be in such a trained Heat exchanger in the first collection box a coolant initiated at high temperature, it flows through the heat transfer tubes of the first heat transfer unit, changes his direction in the second collection box on the opposite Side of the heat transfer tubes and flows through the heat transfer tubes connected to the second separate header the second heat transfer unit in this second separate collection box.

Während das Kühlmittel durch die Wärmeübertragungsrohre fließt, erwärmt es diese sowie die dazwischenliegenden Lamellen. Die Wärmeenergie wird von dort an die den Wärmetauscher durchströmende Luft abgeben. Das Kühlmittel in den Wärmeübertragungsrohren kühlt sich dabei ab. So entsteht eine Temperaturdifferenz zwischen dem Kühlmittel im ersten und zweiten separierten Sammelkasten. Die Trennung der beiden benachbarten Sammelkästen ermöglicht eine unabhängige Ausdehnung bzw. Bewegung der beiden Wärmeübertragungseinheiten. Infolge der Temperaturdifferenz entstehen so auch keine aus den Wärmeübertragungseinheiten herrührenden Spannungen, die zu einer Beschädigung der Sammelkästen führen könnten.While the coolant through the heat transfer tubes flows, it heats it and the intervening Lamellae. The heat energy is from there to the heat exchanger release air flowing through. The coolant in the heat transfer tubes cools off. This creates a temperature difference between the coolant in the first and second separated collection box. The separation of the two adjacent collecting tanks allows for independent Expansion or movement of the two heat transfer units. As a result The temperature difference does not arise from the heat transfer units originating stresses that cause damage could lead to the collecting tanks.

Die Tiefe des Trennschnitts im Wärmeübertragungsbereich beeinflusst auch die Stabilität des Wärmetauschers. In einer bevorzugten Ausführungsform ist daher vorgesehen, dass der Einsatz ein Verbindungselement, beispielsweise ein nicht von Kühlmittel durchströmtes Wärmeübertragungsrohr umfasst. Abhängig von der zu erwartenden Temperaturdifferenz wird der Trennschnitt bevorzugt im Verbindungselement vorzugsweise nicht bis zum gegenüberliegenden Sammelkasten geführt, so dass eine hohe Steifigkeit des Wärmetauschers erhalten bleibt. Eine unabhängige Bewegung der beiden durch die Trennung entstehenden Sammelkästen sowie eine Unterbindung der Wärmeübertragung zwischen den beiden Trennwandflächen wird dabei nur so weit eingeschränkt, wie dies aufgrund der thermischen Belastung des Wärmetauschers erforderlich. Als besonders günstig hat sich dabei eine Trennlänge der Wärmeübertragungseinheit im Bereich von 10 bis 75%, insbesondere im Bereich von 10 bis 50% und ganz besonders im Bereich von 10 bis 25% erwiesen. Sie stellt einen optimalen Kompromiss zwischen einer ausreichenden thermischen Unabhängigkeit der beiden Bereiche und der Stabilität des Wärmetauschers dar.The Depth of the cut in the heat transfer area also affects the stability of the heat exchanger. In a preferred embodiment it is therefore provided that the insert is a fastener, such as a not coolant flowed through heat transfer tube includes. Depending on the expected temperature difference the separating cut is preferably in the connecting element preferably not guided to the opposite collection box, so as to obtain a high rigidity of the heat exchanger remains. An independent movement of the two by the separation resulting collection boxes and a suppression of heat transfer between the two dividing wall surfaces is just like that far as limited, as is due to thermal stress the heat exchanger required. As a particularly favorable has a separation length of the heat transfer unit in the range of 10 to 75%, in particular in the range of 10 to 50% and especially in the range of 10 to 25%. She poses an optimal compromise between a sufficient thermal Independence of the two areas and stability of the heat exchanger.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wärmetauschers ist auch in einem zweiten Sammelkasten, welcher infolge der Kühlmittelführung zwei Sammelvolumina umfasst, eine erfindungsgemäße Trennung ausgeführt. Die Stabilität des Wärmetauschers ist auch bei dieser Ausführungsform abhängig von der Länge der Trennung der Wärmeübertragungseinheiten in Richtung des gegenüberliegenden Sammelkastens. Aufgrund der Möglichkeit zum Trennen der Sammelkästen zwischen zwei Sammelvolumina wird zudem eine Möglichkeit für eine vereinfachte Gestaltung des Flusses von Kühlmittel durch einen Wärmetauscher geschaffen.In a further embodiment of the heat exchanger according to the invention, a separation according to the invention is also carried out in a second collecting tank, which comprises two collecting volumes as a result of the coolant guide. The stability of the heat exchanger is also dependent on the length of the separation in this embodiment Heat transfer units in the direction of the opposite header tank. Due to the possibility of separating the collecting tanks between two collection volumes, a possibility for a simplified design of the flow of coolant through a heat exchanger is also created.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers der oben beschriebenen Art umfasst im Wesentlichen drei Verfahrensschritte: Anordnen von Elementen des Wärmetauschers, Fügen dieser Elemente und Trennen von wenigstens einem Sammelkasten im Bereich eines Einsatzes. Es ist gleichermaßen möglich, den oder die Wasserkästen vor dem Fügen des Wärmetauschers im Bereich von Einsätzen zu trennen und die entstehenden Wasserkästen anschließend mit den weiteren Elementen des Wärmetauschers zu fügen, oder, bevorzugt, die Elemente des Wärmetauschers zu fügen und nachfolgend die Wasserkästen zu trennen.One inventive method for producing a Heat exchanger of the type described above essentially comprises three process steps: arranging elements of the heat exchanger, Add these elements and separate at least one Collecting box in the area of an insert. It's alike possible, the one or more water tanks before joining of the heat exchanger in the range of inserts then separate the resulting water boxes with the other elements of the heat exchanger to add or, preferably, to add the elements of the heat exchanger and subsequently to separate the water boxes.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des Wärmetauschers wird beispielhaft unter Verwendung eines Einsatzes beschrieben, der ein nicht von Kühlmittel durchströmtes Wärmeübertragungsrohr umfasst. Bei einer Verwendung anderer erfindungsgemäßer Einsätze erfolgt ein zu den beschriebenen Herstellungsschritten entsprechendes Verfahren. Ferner ist das Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers mit nur einer Trennung eines Sammelkastens beschrieben. Weitere Trennvorgänge können entsprechend dem Vorgehen zur Durchführung des beschriebenen Trennvorgangs erfolgen.The inventive method for producing the Heat exchanger is exemplified using a Use described that a not flowed through by coolant Heat transfer tube comprises. When used other inserts according to the invention takes place a corresponding to the described production steps method. Further, the method of manufacturing a heat exchanger described with only a separation of a collection box. Further Separation processes can be carried out according to the procedure to carry out the described separation process.

In einem ersten Schritt erfolgt bevorzugt eine Gruppierung einer zu diesem Zeitpunkt einheitlichen Wärmeübertragungseinheit. An der Position der späteren Trennung des Sammelkastens umfasst die Wärmeübertragungseinheit ein Wärmeübertragungsrohr mit im Wesentlichen gleicher oder größerer Länge. Ein solches Rohr kann beispielsweise zur Trennwand versetzt oder verschoben sein. In einem trennwandlosen Boden oder in einem trennwandlosen Bereich des Bodens kann die Aufnahme des Rohrs fehlen, so dass dieses nicht mit Kühlmittel durchströmt wird. Die gruppierte Wärmeübertragungseinheit umfasst bevorzugt die Wärmeübertragungsrohre, die Seitenteile sowie zwischen diesen Elementen eingesetzte Lamellen. In einem komprimierten, ausgerichteten Zustand dieser Wärmeübertragungseinheit ragt ein im Einsatz aufzunehmendes Wärmeübertragungsrohr über die weiteren Teile der Wärmeübertragungseinheit hinaus. Die Wärmeübertragungseinheit wird zu beiden Seiten mit den entsprechenden Elementen der Wasserkästen gefügt. Das Wärmeübertragungsrohr größerer Länge wird dabei bevorzugt im erfindungsgemäßen Einsatz, welcher später die beiden Seitenwände der separierten Sammelvolumina bildet, aufgenommen. Es ist auch möglich, den Einsatz nachträglich auf die betreffenden Wärmeübertragungsrohre aufzusetzen. Je nach Montagefolge werden nun weitere Elemente der Sammelkästen einschließlich der Wärmetauscheranschlüsse angeordnet.In In a first step, a grouping of one preferably takes place this time uniform heat transfer unit. At the position of the later separation of the collecting tank The heat transfer unit comprises a heat transfer tube with substantially the same or greater length. Such a tube can for example be added to the partition or be postponed. In a partitionless floor or in a partitionless wall Area of the bottom may be missing the inclusion of the tube, so this is not flowed through with coolant. The grouped Heat transfer unit preferably comprises the Heat transfer tubes, the side panels as well slats inserted between these elements. In a compressed, aligned state of this heat transfer unit protrudes over a recordable in use heat transfer tube the other parts of the heat transfer unit out. The heat transfer unit becomes both Pages with the corresponding elements of the water boxes together. The heat transfer tube larger Length is preferred in the invention Insert, which later the two side walls the separated collection volumes forms recorded. It is also possible, the use subsequently on the relevant heat transfer tubes sit up. Depending on the assembly sequence, further elements of the manifolds will be added including the heat exchanger connections arranged.

Vorzugsweise folgt im nächsten Schritt das Fügen der einzelnen Elemente des Wärmetauschers. Als bevorzugtes Fügeverfahren wird Löten verwendet. Es ist jedoch auch möglich, die Elemente des Wärmetauschers mittels eines anderen geeigneten Fügeverfahrens zu verbinden, wie beispielsweise durch Kleben oder Schweißen.Preferably follows in the next step, the joining of the individual Elements of the heat exchanger. As a preferred joining method soldering is used. However, it is also possible the elements of the heat exchanger by means of another suitable Joining joining method, such as by gluing or welding.

Bevorzugt nach dem Fügeverfahren erfolgt das Trennen des Sammelkastens in zwei unabhängige Sammelvolumina in der Ebene, welche von der Position des fest mit dem Sammelrohr verbundenen Einsatzes bestimmt ist. Die Länge des eingebrachten Trennschnitts, welcher bevorzugt durch Sägen eingebracht wird, richtet sich nach dem Bedarf zur Vermeidung des Wärmeübergangs zwischen den getrennten Sammelkästen sowie der erforderlichen Festigkeit des Wärmetauschers bzw. der nötigen Beweglichkeit der Sammelkästen zueinander.Prefers after the joining process, the separation of the collecting tank takes place into two independent collection volumes in the plane, which from the position of the insert firmly connected to the manifold is determined. The length of the introduced separating cut, which is preferably introduced by sawing directed according to the need to avoid heat transfer between the separate headers and the required strength the heat exchanger or the necessary mobility the collection boxes to each other.

Je nach verwendetem Fügeverfahren und der erwünschten Tiefe des Trennschnitts ist auch eine erfindungsgemäße Trennung der Wasserkästen vor dem Fügen des Wärmetauschers möglich.ever after used joining method and the desired Depth of the separating cut is also an inventive Separation of the water tanks before joining the heat exchanger possible.

Ein Vorteil eines Einsatzes, der ein Trennrohr bzw. Bleche umfasst, besteht darin, dass diese Elemente die beiden Wärmeübertragungseinheiten und insbesondere dort anliegende Lamellen sowohl während des Trennvorgangs als auch im dadurch hergestellten Wärmetauscher stützen und diesen so verstärken bzw. die Wärmeübertragungsfläche vergrößern. Bei der Verwendung eines Wärmeübertragungsrohres kann, wie bereits beschrieben, das gleiche Halbzeug wie für vom Kühlmittel durchströmten Wärmeübertragungsrohre verwendet werden. Dadurch bleibt der Kassettierprozess vorteilhafterweise gegenüber dem eines Wärmetauschers aus dem Stand der Technik nahezu unverändert. Aus der mechanischen Trennung des Sammelkastens resultiert eine thermische Entkopplung, die zu einer deutlich gesteigerten Dauerfestigkeit führt, insbesondere bei thermisch wechselnder oder unterschiedlicher Beaufschlagung.One Advantage of an insert comprising a separator tube or plates, is that these elements are the two heat transfer units and in particular there adjacent slats both during the separation process as well as in the heat exchanger produced thereby support and reinforce this or the heat transfer surface enlarge. When using a heat transfer tube can, as already described, the same semi-finished as for flowed through by the coolant heat transfer tubes be used. As a result, the Kassettierprozess remains advantageously opposite that of a heat exchanger of the prior art almost unchanged. From the mechanical separation of the collecting tank results in a thermal decoupling, which significantly increased Fatigue strength leads, especially in thermally changing or different loading.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigt:Further Advantages, features and applications of the present Invention will become apparent from the following description in conjunction with the figures. It shows:

1 einen Wärmetauscher nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung; 1 a heat exchanger according to an embodiment of the present invention;

2 eine vergrößerte Teilschnittansicht eines Sammelkastens mit Trennwand vor der Trennung; und 2 an enlarged partial sectional view egg nes collection box with partition before separation; and

3 eine vergrößerte Schnittansicht der Trennwand des Sammelkastens vor der Trennung. 3 an enlarged sectional view of the partition wall of the collecting tank before the separation.

1 zeigt einen Wärmetauscher 10 nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung. Der Wärmetauscher 10 umfasst drei Sammelkästen 11, 12, 13 mit Kühlmittel-Anschlüssen 21, 22 bzw. 23. Ferner umfasst der Wärmetauscher zwei Wärmeübertragungseinheiten 31 und 32. Diese Wärmeübertragungseinheiten setzen sich aus Wärmeübertragungsrohren 33, Lamellen 34 und Seitenteilen 35 zusammen. 1 shows a heat exchanger 10 according to an embodiment of the present invention. The heat exchanger 10 includes three collection boxes 11 . 12 . 13 with coolant connections 21 . 22 respectively. 23 , Furthermore, the heat exchanger comprises two heat transfer units 31 and 32 , These heat transfer units are made of heat transfer tubes 33 , Slats 34 and side panels 35 together.

Die Sammelkästen 12 und 13 sowie die beiden Wärmeübertragungseinheiten 31 und 32 sind durch einen Trennschnitt 40 entstanden, welcher Elemente des zuvor ungeteilten Wärmetauschers teilt.The collection boxes 12 and 13 as well as the two heat transfer units 31 and 32 are through a separation cut 40 emerged, which shares elements of the previously undivided heat exchanger.

Der in 1 dargestellte Wärmetauscher 10 funktioniert wie folgt: durch den Anschluss 22 gelangt Kühlmittel, in diesem Fall Kühlwasser einer Brennkraftmaschine, in den Sammelkasten 12. Das heiße Wasser durchströmt daraufhin die Wärmeübertragungsrohre 33 der Wärmeübertragungseinheit 31 und sammelt sich im Sammelkasten 11. Je nach Verschaltung der Anschlüsse 21, 22 und 23 kann das heiße Wasser den Wärmetauscher 10 ganz oder teilweise durch den Anschluss 21 wieder verlassen. Bei einer anderen Schaltvariante strömt das durch das Durchströmen der Wärmeübertragungseinheit 31 etwas abgekühlte Wasser durch die Wärmeübertragungsrohre 33 der Wärmeübertragungseinheit 32 und sammelt sich dann im Wasserkasten 13, den es durch den Anschluss 23 wieder verlässt.The in 1 illustrated heat exchanger 10 works as follows: through the connection 22 Coolant, in this case cooling water an internal combustion engine, enters the collection box 12 , The hot water then flows through the heat transfer tubes 33 the heat transfer unit 31 and collects in the collection box 11 , Depending on the interconnection of the connections 21 . 22 and 23 the hot water can be the heat exchanger 10 in whole or in part through the connection 21 leave again. In another switching variant, this flows through the passage of the heat transfer unit 31 slightly cooled water through the heat transfer tubes 33 the heat transfer unit 32 and then collects in the water box 13 It's through the connection 23 leaves again.

Die Wärmeübertragungsrohre 33 der Wärmeübertragungseinheit 32 weisen gegenüber den Wärmeübertragungsrohren 33 der Wärmeübertragungseinheit 31 im Bereich des Sammelkastens 11 nur einen geringen Temperaturunterschied auf, im Bereich der Sammelkästen 12 und 13 jedoch eine deutlich höhere Temperaturdifferenz. Die beiden Sammelkästen 12 und 13 sowie die daran angrenzenden Wärmeübertragungseinheiten 31 und 32 sind durch den Trennschnitt 40 im Wärmetauscher 10 thermisch entkoppelt und können sich weitgehend unabhängig voneinander bewegen.The heat transfer tubes 33 the heat transfer unit 32 facing the heat transfer tubes 33 the heat transfer unit 31 in the area of the collecting tank 11 only a slight temperature difference in the area of the collecting tanks 12 and 13 However, a significantly higher temperature difference. The two collection boxes 12 and 13 and the adjacent heat transfer units 31 and 32 are through the separation cut 40 in the heat exchanger 10 thermally decoupled and can move largely independently.

2 zeigt eine vergrößerte Teilschnittansicht der Sammelkästen 12 und 13 während des Herstellprozesses vor deren Trennung. Die Wärmeübertragungsrohre 33 sind in der Darstellung nicht gezeigt. Die Sammelkästen 12 und 13 weisen an der, der Wärmeübertragungseinheit zugewandten Seite Aussparungen 14 auf, welche zur Aufnahme von Wärmeübertragungsrohren 33 dienen. An der Position des späteren Trennschnitts 40 ist ein Einsatz 42 im Wasserkasten 12, 13 angeordnet, welcher am Umfang 44 zu beiden Seiten dicht mit dem Wasserkasten 12, 13 verlötet ist. Der Einsatz 42 umfasst zudem ein nicht für die Durchströmung von Kühlmittel vorgesehenes Wärmeübertragungsrohr 43, welches als Verbindungselement im Wärmetauscher 10 dient. 2 shows an enlarged partial sectional view of the headers 12 and 13 during the manufacturing process before their separation. The heat transfer tubes 33 are not shown in the illustration. The collection boxes 12 and 13 have at the, the heat transfer unit facing side recesses 14 on which for receiving heat transfer tubes 33 serve. At the position of the later parting cut 40 is an assignment 42 in the water tank 12 . 13 arranged, which at the periphery 44 on both sides tight with the water box 12 . 13 is soldered. The use 42 Also includes a non-provided for the flow of coolant heat transfer tube 43 , which as a connecting element in the heat exchanger 10 serves.

3 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht der Trennwand des Sammelkastens 12, 13 vor deren Trennung. Hier ist die Aufnahme des Einsatzes 42 innerhalb des Wasserkastens gezeigt. Die Verbindung zwischen dem Umfang 44 des Einsatzes 42 und dem Wasserkasten 12, 13 ist nicht dargestellt. in der Schnittdarstellung ist die Trennebene des späteren Trennschnitts 40, die durch die Längsachse des Wärmeübertragungsrohrs 43 definiert ist, erkennbar. Das Wärmeübertragungsrohr 43 ist ferner zu beiden Seiten, zur Stabilisierung des Trennvorgangs sowie der durch die Trennung entstehenden Seiten der Wärmeübertragungseinheiten 31 und 32, fest mit dem Einsatz 42 verbunden. 3 shows an enlarged sectional view of the partition wall of the collecting tank 12 . 13 before their separation. Here's the shot of the mission 42 shown inside the water box. The connection between the scope 44 of the insert 42 and the water box 12 . 13 is not shown. in the sectional view is the parting line of the later parting cut 40 passing through the longitudinal axis of the heat transfer tube 43 is defined, recognizable. The heat transfer tube 43 is also on both sides, to stabilize the separation process and the resulting by the separation sides of the heat transfer units 31 and 32 , stuck with the insert 42 connected.

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- DE 3927955 [0004] - DE 3927955 [0004]
- DE 3540415 [0004] - DE 3540415 [0004]
- DE 4401859 [0005] - DE 4401859 [0005]

Claims

Wärmetauscher (10) mit einer Vielzahl von Wärmeübertragerrohren (33), in denen ein Fluid, wie ein Kühlmittel, fließen kann und deren Enden in Sammelkästen (11, 12, 13) gehalten sind, wobei zumindest in einem Sammelkasten (12, 13) wenigstens zwei durch einen Einsatz (42) voneinander getrennte Sammelvolumina angeordnet sind dadurch gekennzeichnet, dass in dem Einsatz (42) ein den Sammelkasten (12, 13) teilender Trennschnitt (40) ausgebildet ist.Heat exchanger ( 10 ) with a plurality of heat exchanger tubes ( 33 ), in which a fluid, such as a coolant, can flow and their ends in collecting tanks ( 11 . 12 . 13 ), at least in a collecting box ( 12 . 13 ) at least two by one use ( 42 ) separate collection volumes are characterized in that in the insert ( 42 ) a collection box ( 12 . 13 ) dividing separating cut ( 40 ) is trained.

Wärmetauscher gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Teile des Einsatzes (40) Außenwände von zwei Sammelkästen (12, 13) bilden.Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the two parts of the insert ( 40 ) Outer walls of two collecting tanks ( 12 . 13 ) form.

Wärmetauscher gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (42) entlang seines Umfangs (44) dicht mit dem Sammelkasten (12, 13) verbunden ist.Heat exchanger according to claim 1 or 2, characterized in that the insert ( 42 ) along its circumference ( 44 ) close to the collecting box ( 12 . 13 ) connected is.

Wärmetauscher gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (42) ein massiv ausgeführtes Trennelement ist.Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the insert ( 42 ) is a solid executed separating element.

Wärmetauscher gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (42) im Bereich des vorgesehenen Trennvorgangs eine Ausnehmung aufweist.Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the insert ( 42 ) has a recess in the region of the intended separation process.

Wärmetauscher gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz ein Wärmeübertragungsrohr (43) umfasst, welches durch den Trennvorgang entlang seiner Längsachse getrennt wird.Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the insert is a heat transfer tube ( 43 ), which is separated by the separation process along its longitudinal axis.

Wärmetauscher gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das vom Einsatz umfasste Wärmeübertragungsrohr (43) aus dem gleichen Halbzeug besteht, wie ein von Kühlmittel durchströmtes Wärmeübertragungsrohr (33).Heat exchanger according to Claim 6, characterized in that the heat transfer tube ( 43 ) consists of the same semi-finished, as a coolant flowed through heat transfer tube ( 33 ).

Wärmetauscher gemäß Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeübertragungsrohr (43) als Verbindungselement zwischen zwei Wärmeübertragungseinheiten (31, 32) dient.Heat exchanger according to claim 6 or 7, characterized in that the heat transfer tube ( 43 ) as a connecting element between two heat transfer units ( 31 . 32 ) serves.

Wärmetauscher gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (42) zwei Bleche umfasst.Heat exchanger according to one of claims 1 to 5, characterized in that the insert ( 42 ) comprises two sheets.

Wärmetauscher gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennschnitt (40) nicht bis zu einem gegenüberliegenden Sammelkasten (11) geführt wird.Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the separating cut ( 40 ) not to an opposite collection box ( 11 ) to be led.

Wärmetauscher gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das der Trennschnitt (40) eine Länge im Bereich von 10 bis 75%, insbesondere im Bereich von 10 bis 50% und ganz besonders eine Länge im Bereich von 10 bis 25% der Wärmeübertragungseinheit (31, 32) aufweist.Heat exchanger according to claim 10, characterized in that the separating cut ( 40 ) has a length in the range from 10 to 75%, in particular in the range from 10 to 50% and in particular a length in the range from 10 to 25% of the heat transfer unit ( 31 . 32 ) having.

Wärmetauscher gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auch in einem zweiten Sammelkasten (11) wenigstens ein Trennschnitt (40) ausgebildet ist.Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that also in a second collection box ( 11 ) at least one separating cut ( 40 ) is trained.

Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, mit den folgenden Verfahrensschritten: – Anordnen der Wärmeübertragungsrohre (33, 43), der Sammelkästen (11, 12, 13) und des Einsatzes (42) des Wärmetauschers (10) – Fügen dieser Elemente – Trennen wenigstens eines Sammelkastens (12, 13) im Bereich des Einsatzes (42).Process for producing a heat exchanger according to one of Claims 1 to 12, comprising the following process steps: - arranging the heat transfer tubes ( 33 . 43 ), the collection boxes ( 11 . 12 . 13 ) and the mission ( 42 ) of the heat exchanger ( 10 ) - joining these elements - separating at least one collecting tank ( 12 . 13 ) in the area of the mission ( 42 ).

Verfahren gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass beim Anordnen der Elemente des Wärmetauschers (10) ein Wärmeübertragungsrohr (43) oder Blech in dem Einsatz (42) aufgenommen ist, das im Wesentlichen gleich lang oder länger ist, als ein vom Fluid, wie Kühlmittel, durchströmtes Wärmeübertragungsrohr (33).A method according to claim 13, characterized in that when arranging the elements of the heat exchanger ( 10 ) a heat transfer tube ( 43 ) or sheet in the insert ( 42 ), which is substantially equal to or longer than a heat transfer tube through which fluid, such as coolant, flows ( 33 ).

Verfahren gemäß Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (42) vor oder nach dem Anordnen der Wärmeübertragungsrohre (33) in den Wasserkasten eingebracht wird.Method according to claim 13 or 14, characterized in that the insert ( 42 ) before or after arranging the heat transfer tubes ( 33 ) is introduced into the water box.

Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennung der Wasserkästen (12, 13) vor oder nach dem Fügen des Wärmetauschers (10) erfolgt.Method according to one of claims 13 to 15, characterized in that the separation of the water tanks ( 12 . 13 ) before or after joining the heat exchanger ( 10 ) he follows.