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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager des Kraftfahrzeugs mit einem Wärmeübertragerblock mit Flachrohren, die mit einem Längsende in zugehörigen gestanzten Durchzügen in einem Rohrboden fixiert sind und einen Kühlmittelpfad bilden, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Gattungsgemäße Wärmeübertrager sind hinlänglich bekannt und in nahezu jedem modernen Kraftfahrzeug eingesetzt.
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Aus der 10 2005 031 475 A1 ist ein gattungsgemäßer Wärmeübertrager mit einem Wärmeübertragerblock mit Flachrohren bekannt, deren Längsenden in einem Rohrboden in zugehörigen gestanzten Durchzügen fixiert sind. Ebenfalls vorgesehen sind ein Kasten, der zusammen mit dem Rohrboden einen Sammler bildet, sowie zumindest eine Trennwand innerhalb des Kastens.
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Um bspw. einen mehrkreisigen Wärmeübertrager realisieren bzw. einen Kühlmittelpfad innerhalb des Wärmeübertragers umlenken zu können, sind so genannte Trennwände vorgesehen, die ein Innenvolumen eines Sammlers in zwei Teilräume unterteilen. Nachteilig bei den aus dem Stand der Technik bekannten Wärmeübertragern ist dabei jedoch, dass zwischen den einzelnen Durchzügen am Rohrboden zu wenig Platz ist, um eine solche Trennwand einzuschweißen bzw. dicht aufsitzen zu lassen. Wird trotzdem versucht, eine Trennwand auf den Boden aufzuschweißen bzw. aufzulöten, besteht immer die Gefahr eines hohen Wärmeeintrags, wodurch eine Blocklötung aufgehoben und dadurch der Wärmeübertrager undicht werden könnte.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für einen Wärmeübertrager der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine erhöhte Flexibilität auszeichnet.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einem durch Einzelstanzverfahren hergestellten Rohrboden einen Stempelleerlauf vorzusehen, wodurch eine Fehlstelle im Bereich der Durchzüge geschaffen wird, an welcher eben kein Durchzug eingestanzt und an welcher deshalb genügend Platz geschaffen wird, um eine Trennwand mit dem Rohrboden verbinden zu können. Der erfindungsgemäße Wärmeübertrager besitzt dabei in bekannter Weise einen Wärmeübertragerblock mit Flachrohren, die mit einem jeweiligen Längsende in zugehörigen gestanzten Durchzügen in einem Rohrboden fixiert sind und einen Fluidpfad bilden. Ein Kasten bildet dabei zusammen mit dem Rohrboden einen Sammler, in dem zumindest eine Trennwand angeordnet ist. Erfindungsgemäß weist nun der Rohrboden zumindest eine Fehlstelle im Bereich der Durchzüge auf, an welcher kein Durchzug vorgesehen ist und an welcher die zumindest eine Trennwand mit dem Rohrboden verbunden ist. Durch die Fehlstelle im Bereich der Durchzüge wird ein Freiraum in der Breite (Tiefe) des Wärmeübertragers von zwei Mal Teilungsmaß zwischen den durchgestreckten Durchzügen und Rohren geschaffen, wodurch genügend Platz ist, um eine Trennwand einzuschweißen bzw. aufstehen zu lassen. Die Abstände zwischen den benachbarten Durchzügen und den darin fixierten Flachrohren sind dabei so groß, dass eine thermische Belastung keine Beeinträchtigung der Verlötung bewirkt.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist der Fluidpfad einmal U-förmig umgelenkt. Hierdurch kann eine Leistungssteigerung bzw. Kühlleistungssteigerung des erfindungsgemäßen Wärmeübertragers erreicht werden, wobei an dem Sammler mit der darin angeordneten Trennwand ein Auslass und ein Einlass für das Fluid, bspw. Kühlmittel, angeordnet ist.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist der Kasten einteilig ausgebildet und die Trennwand an eine Innenfläche des Kastens angeschweißt bzw. angelötet. Hierdurch ist eine Vormontage der Trennwand auf dem Rohrboden bzw. in dem Kasten möglich, wobei sich daran anschließend ein Verlöten der in den Durchzügen fixierten Flachrohre erfolgt. Alternativ hierzu ist auch denkbar, dass der Kasten zwei Kastenteile aufweist, die seitlich an die Trennwand angeschweißt oder angelötet sind. In diesem Fall ist somit die Trennwand vom Außenprofil her größer als der Kasten und überragt das Kastenprofil, so dass die beiden Kastenteile seitlich an die Trennwand angebunden sind. Bei einer wiederum alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung sind der Kasten und die Trennwand einstückig ausgebildet, bspw. als Gussbauteil, und in dieser einstückigen Ausbildung mit dem Rohrboden verbunden, bspw. verschweißt oder verlötet.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung sind im Fluidpfad Wärmeübertragerelemente, insbesondere Turbulenzeinlagen oder Wellrippen, angeordnet. Hierdurch kann eine turbulente Strömung in dem Fluidpfad erreicht und damit der Wärmeübertrager verbessert werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist der Fluidpfad mehrflutig, insbesondere zweiflutig, ausgebildet, wodurch bspw. individuelle Temperaturzonen innerhalb des Wärmeübertragers realisiert werden können. Zusätzlich oder alternativ ist auch denkbar, dass der Wärmeübertrager zumindest zweikreisig ausgebildet ist, wobei in diesem Fall in den zumindest zwei Kreisen unterschiedliche Medien geführt werden können.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Dabei zeigen, jeweils schematisch,
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1 einen erfindungsgemäßen Wärmeübertrager im Bereich eines Rohrbodens mit in Durchzügen des Rohrbodens fixierten Flachrohren,
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2 eine Darstellung wie in 1, jedoch mit eingesetzter Trennwand,
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3 eine Darstellung wie in 2, jedoch mit aufgesetztem Kasten,
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4 eine Schnittdarstellung durch den Kasten gemäß der 3,
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5 eine Ansicht von unten auf eine alternative Ausführungsform des Kastens,
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6 eine Schnittdarstellung durch ein erfindungsgemäßen Wärmeübertrager mit einstückig mit einem Kasten ausgebildeter Trennwand,
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7 eine Ansicht auf den gemäß der 6 dargestellten Wärmeübertrager.
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Entsprechend den 1 bis 7, weist ein erfindungsgemäßer Wärmeübertrager 1 eines im Übrigen nicht gezeigten Kraftfahrzeugs einen Wärmeübertragerblock 2 mit Flachrohren 3 auf, die mit einem Längsende in zugehörigen, gestanzten Durchzügen 4 in einem Rohrboden 5 fixiert sind und einen Fluidpfad bilden. Gemäß den 3, 4 sowie 6 und 7 ist zusätzlich ein Kasten 6 vorgesehen, der zusammen mit dem Rohrboden 5 einen Sammler 7 bildet. In dem Sammler 7 bzw. in dem Kasten 6 ist dabei eine Trennwand 8 vorgesehen, die den Kasten 6 bzw. den Sammler 7 in zwei Teilräume trennt. Dabei ist gemäß den 2 bis 4 und 6 lediglich eine einzige Trennwand 8 eingezeichnet, wobei selbstverständlich klar ist, dass auch mehrere derartige Trennwände 8 vorgesehen sein können. Erfindungsgemäß weist nun der Rohrboden 5 zumindest eine Fehlstelle 9 (vgl. 1) im Bereich der Durchzüge 4 auf, an welcher eben gerade kein Durchzug 4 vorgesehen ist und an welcher die zumindest eine Trennwand 8 mit dem Rohrboden 5 verbunden, bspw. verlötet oder verschweißt ist. Mit einer derartigen Fehlstelle 9 kann eine für die Trennwand 8 ebene Fläche geschaffen werden, über welche eine Verlötung bzw. Verschweißung mit dem Rohrboden 5 problemlos möglich ist und die so weit von den benachbarten Durchzügen 4 entfernt ist, dass kein unzulässig hoher Wärmeeintrag in diese erfolgt, der unter Umständen eine Verlötung des Wärmeübertragerblocks 2, das heißt insbesondere eine Verlötung der Flachrohre 3 in den Durchzügen 4 schädigen könnte.
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Hergestellt werden kann ein derartiger Rohrboden 5 vergleichsweise einfach, indem lediglich eine einzige Durchzugsreihe, bspw. durch einen Stempelleerlauf, freigelassen wird. Dies ist durch das zur Herstellung der Rohrböden 5 verwendete Einzelstanzverfahren an jeder beliebigen Stelle des Rohrbodens 5 durch einen entsprechenden Stempelleerlauf technisch realisierbar. Durch das Vorsehen einer derartigen Trennwand 8 kann bspw. eine Umlenkung des in den Flachrohren 3 strömenden Fluidstroms, bspw. Kühlmittel oder Kältemittel, erfolgen, wodurch die Leistung des erfindungsgemäßen Wärmeübertragers 1 gesteigert werden kann. Zugleich ist es auch denkbar, mehrkreisige Wärmeübertrager 1 mit derartigen Trennwänden 8 zu schaffen, so dass die Trennwand 8 zwei benachbarte Medienkreisläufe voneinander trennt. Durch die Erhöhung der Leistung des erfindungsgemäßen Wärmeübertragers 8 durch Umlenkung des Fluids bzw. Mediums lässt sich bei gleicher geforderter Kühlleistung die Kühlergröße reduzieren. Zugleich ist auch denkbar, dass durch die Integration mehrerer Kühlkreisläufe in einen einzigen Wärmeübertrager 1 die Anzahl an Kühlern insgesamt gesenkt werden kann. Hierdurch lässt sich eine erhebliche Reduzierung der Teilevielfalt und damit verbunden auch der Lager- und Logistikkosten erreichen.
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Betrachtet man nun die einzelnen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Wärmeübertragers, so kann man erkennen, dass bei den Ausführungsformen gemäß den 3 und 4 der Kasten 6 zwei Kastenteile 10, 11 umfasst, die seitlich an die Trennwand 8 angebunden, insbesondere angeschweißt oder angelötet, sind. In diesem Fall steht somit die Trennwand 8 über den Kasten 6 über (vgl. 4). Bei einer derartigen Ausführungsform mit zwei Kastenteilen 10, 11 können an diesen beiden Fasen vorgesehen sein (vgl. 5), um eine verbesserte Schweißung an der Trennwand 8 herstellen zu können.
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Bei einer hierzu alternativen Ausführungsform, wie diese gemäß den 6 und 7 dargestellt ist, wird der Kasten 6 und die Trennwand 8 einstückig ausgebildet, das heißt aus einem Stück, bspw. als Gussbauteil, hergestellt. Hierdurch lässt sich eine besonders einfache Montage des erfindungsgemäßen Wärmeübertragers 1 erreichen. Wie dabei insbesondere der 6 zu entnehmen ist, ist bei dieser einstückigen Ausbildung im Bereich der Fehlstelle 9 ein verkürztes Flachrohr 3‘ vorgesehen, wodurch auf der Kühlerblockseite die Verlötung der Flachrohre 3, 3‘ ermöglicht und einen Wärmeübertrag bewirkt werden kann. Das verkürzte Flachrohr 3‘ ist dabei nicht von Fluid durchströmt und jeweils stirnseitig mit den gegenüberliegenden Rohrböden 5 verbunden, bspw. verschweißt oder verlötet. Hierdurch ist auch die Verwendung von zwei identischen Rohrböden 5 in einem gemeinsamen Wärmeübertrager 1 möglich. Selbstverständlich ist auch denkbar, dass der Kasten 6 einteilig ausgebildet und die Trennwand 8 an eine Innenfläche des Kastens 6 angebunden, insbesondere angeschweißt oder angelötet, ist. Eine derartige Ausführungsform könnte bspw. in den 2 und 7 gezeigt sein.
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Betrachtet man die Wärmeübertrager 1, so kann man erkennen, dass diese zwei Reihen von Flachrohren 3 und zugehörigen Durchzügen 4 aufweisen, wobei selbstverständlich auch Wärmeübertrager 1 mit nur einer Reihe oder mit mehr als zwei Reihen von Flachrohren 3 und zugehörigen Durchzügen 4 vorgesehen sind.
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Generell ermöglicht der erfindungsgemäße Rohrboden 5 bzw. der erfindungsgemäße Wärmeübertrager 1 auch das Vorsehen einer Trennwand 8 auf lediglich einer Seite des Wärmeübertragerblocks 2, das heißt in einem einzigen Sammler 7, wodurch eine besonders hohe Flexibilität erreicht werden kann.
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Von weiterem besonderen Vorteil dürfte bei dem erfindungsgemäßen Wärmeübertrager 1 sein, dass durch das Vorsehen zumindest einer Trennwand 8 ein mehrflutiger Wärmeübertrager 1 geschaffen werden kann, oder aber ein Wärmeübertrager 1 mit mehreren Fluidkreisläufen, welche durch die jeweilige Trennwand 8 voneinander getrennt sind. Bei den gemäß den 3 und 4 gezeigten Wärmeübertragern 1 können sich dabei bspw. um einen U-förmig umgelenkten Wärmeübertrager 1 handeln, im gleichen Sammler 7 sowohl einen Fluideinlass 13 als auch einen Fluidauslass 14 aufweist. Zur Erhöhung der Stabilität des Wärmeübertragers 1 kann die Trennwand 8 selbstverständlich nicht nur am Rohrboden 5, sondern auch an einer Lasche 15 des Rohrbodens 5 angeschweißt werden. Um darüber hinaus einen Wärmeübertrag zwischen den Flachrohren 3 einerseits und den dazwischen liegenden Fluidpfad andererseits verbessern zu können, können in dem Fluidpfad Wärmeübertragerelemente 16 (vgl. 1 bis 3) angeordnet sein, die bspw. als Turbulenzeinlagen oder Wellrippen ausgebildet sind.
