DE19902504A1 - Wärmeübertrager, insbesondere Ladeluftkühler - Google Patents

Abstract

Bekannte Ladeluftkühler sind entweder nicht wirksam genug oder in der Herstellung aufwendig. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, ein vom Kühlmittel durchflossenes Scheibenpaket von einem Gehäuse zu umgeben, dessen Deckel die Abschlußplatte des Scheibenpaketes ist. Durch diese Maßnahme wird es möglich, die durch das Gehäuse geführte Ladeluft einem intensiven Wärmeaustausch zu unterziehen. DOLLAR A Verwendung für Ladeluftkühler von Kraftfahrzeugen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager, insbesondere einen Ladeluftkühler mit vom Kühlmittel durchströmten Schei­ ben, die parallel zueinander ausgerichtet und zu einem mit an einer Endplatte angeordneten Zu- und Abflußstutzen versehenen Paket zusammengefaßt sind und mit ihren Wänden an Zwischen­ räume grenzen, die von der Ladeluft durchströmt und mit Well­ rippen ausgefüllt sind.

Ein Ladeluftkühler dieser Art ist aus der DE 198 00 096 A1 bekannt, der in der Art von Scheibenölkühlern ausgebildet ist, wie sie bei Kraftfahrzeugmotoren zur Ölkühlung vorgese­ hen werden. Bei der bekannten Bauart des Ladeluftkühlers sind flachrohrartige Scheiben vorgesehen, die vom Kühlmittel in ihrer Längsrichtung von einer Anschluß- zu einer Abflußseite hin durchströmt werden. Die Wirkung solcher Scheibenpakete ist gegenüber derjenigen anderer bekannter Ladeluftkühler (DE 39 06 747 C2), bei denen Flachrohre zwischen zwei Kühlmittel­ kästen verlaufen, wegen des Fehlens einer kompakten Ladeluft­ führung nur gering.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmeübertra­ ger der eingangs genannten Art so auszubilden, daß eine kom­ pakte Bauart mit guter Wirkungsweise entsteht.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Wärmeübertrager der eingangs genannten Art vorgesehen, daß das von den Scheiben gebildete Paket in ein von der Ladeluft durchströmtes Gehäuse eingesetzt ist und die Abschlußplatte den Abschlußdeckel für das das Scheibenpaket auf fünf Seiten umgebende Gehäuse bil­ det. Scheibenpaket und Gehäuse bilden auf diese Art eine Ein­ heit, und es wird möglich, die Durchströmungsverhältnisse für die Ladeluft an die Ausbildung des Scheibenpaketes so anzu­ passen, daß eine intensive und wirkungsvolle Durchströmung und damit auch ein intensiver Wärmeübergang möglich wird.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung können die An­ schlüsse für das Kühlmittel beide auf einer Seite der Schei­ ben vorgesehen sein, und es kann dann der Innenraum jeder Scheibe von den Anschlüssen ausgehend mit einer zwischen den Anschlüssen längs verlaufenden, aber nicht bis zum Ende der Scheiben durchgehenden, Trennwand versehen werden, so daß je­ de Scheibe vom Kühlmittel mit einer oder einer ungeraden An­ zahl von Umlenkungen durchströmt wird. Die Zu- und Abführöff­ nungen für die Ladeluft im Gehäuse können dabei so angeordnet werden, daß die Strömung der Ladeluft quer zur Kühlmittel­ strömung verläuft, so auch dadurch ein guter Wärmeübergang gewährleistet wird.

Das Gehäuse selbst kann in Weiterbildung der Erfindung als eine aus Kunststoff oder auch aus Metall hergestellte Haube ausgebildet sein, in die das Scheibenpaket eingesetzt und dann durch die als Deckel ausgebildete Abschlußscheibe veran­ kert wird. Es ist aber auch in vorteilhafter Weise möglich, als Gehäuse für das Scheibenpaket eine unmittelbar im Saug­ rohr eines Kraftfahrzeugmotors vorgesehene Ausnehmung zu ver­ wenden, in die das Scheibenpaket eingesetzt und befestigt wird. Durch diese Ausgestaltung kann eine Ladeluftkühlung oh­ ne zusätzlichen Raumaufwand unmittelbar an der Stelle vorge­ sehen werden, an der eine Ladeluftkühlung zweckmäßig durchge­ führt wird.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausfüh­ rungsbeispieles eines Ladeluftkühlers nach der Erfin­ dung,

Fig. 2 eine Explosionsdarstellung des Ladeluftkühlers der Fig. 1,

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Strömungs- und An­ strömungsverhältnisse der Scheiben des Ladeluftküh­ lers nach den Fig. 1 und 2,

Fig. 4 einen Ladeluftkühler ähnlich Fig. 1, jedoch mit einer aus Kunststoff oder aus einem Metallguß hergestellten Haube für die Führung der Ladeluft anstelle einer Blechhaube nach Fig. 1,

Fig. 5 den Ladeluftkühler der Fig. 4 in einer teilweisen Ex­ plosionsdarstellung,

Fig. 6 einen Ladeluftkühler nach der Erfindung, bei dem als Gehäuse für das Scheibenpaket eine unmittelbar im Saugrohr eines Motors vorgesehene Ausnehmung dient, und

Fig. 7 das Saugrohr nach Fig. 6 während des Einbaus des Scheibenpakets nach der Erfindung.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen einen Ladeluftkühler, der aus einer Blechhaube 1 mit einem Zuführstutzen 2 für die in Richtung des Pfeiles 3 strömende Ladeluft besteht und cer mit einem Abführstutzen 4 versehen ist, der über einen Umlenkabschnitt 5 die Ladeluft senkrecht zur Zuströmrichtung abführt. Die Blechhaube 1 ist an ihrer offenen Seite durch eine Abschluß­ platte 6 verschlossen, die jeweils einen Zuführstutzen 7 und einen Abführstutzen 8 für ein Kühlmittel aufweist, ebenfalls aus Blech besteht und mit der Blechhaube 1 über einen umlau­ fenden Rand 9 verlötet ist, der mit einem korrespondierenden umlaufenden Rand 9a mit der Blechhaube 1 zusammenpaßt.

Die Fig. 2 läßt erkennen, daß die Abschlußplatte 6 vor dem Zusammenbau mit der Haube 1 mit einem Paket 10, bestehend aus parallel zueinander angeordneten und aufeinander im Abstand zueinander geschichteten Scheiben 11, verlötet wird. In die Zwischenräume zwischen die einzelnen Scheiben 11 sind dabei aus wellenförmig gestalteten Rippen aufgebaute Lamellen 12 eingesetzt, und die einzelnen Scheiben 11 sind auf einer ih­ rer Schmalseiten - auf der Seite 11a in Fig. 3 - jeweils mit Verbindungsstutzen 13 und 14 versehen. Die Stutzen 13 münden dabei in den Abflußstutzen 8, die Stutzen 14 in den Zufluß­ stutzen 7, der durch die Abflußplatte 6 nach unten ragt. Das durch den Anschlußstutzen 7 zugeführte Kühlmittel, das im Sinn des Pfeiles 15 zuströmt, tritt durch die Verbindungs­ stutzen 14 jeweils in den Innenraum einer jeden der Scheiben­ paare 11 ein und strömt im Innenraum dieser Scheiben, der mit einer Trennwand 16 zwischen den Verbindungsstutzen 13 und 14 versehen ist, die aber nicht bis zu dem der Schmalseite 11a gegenüberliegenden Ende der Scheiben 11 reicht, im Sinn der Pfeile 17 U-förmig durch den Innenraum jeder der Scheiben 11, um dann durch die Stutzen 13 und den Abflußstutzen 8 im Sinn des Pfeiles 18 wieder auszutreten.

Die durch den Anschluß 2 in das von der Haube 1 gebildete Ge­ häuse eintretende Ladeluft verläuft quer zu dieser U-förmigen Strömung des Kühlmittels. Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 3 strömt die Ladeluft im Sinn der Pfeile 19 durch die La­ mellen 12 so, daß sie zuerst an dem gerade in die Scheiben­ paare 11 eingetretenen Kühlmittelstrom, d. h. also an dem küh­ leren Arm der durch die Scheiben 11 geführten Kühlmittelströ­ mung Wärme abgibt. Diese Anordnung kann dann gewählt werden, wenn man Kavitation innerhalb der Scheiben 11 aufgrund der anströmenden heißen Ladeluft verhindern und daher den Auf­ treffbereich der Ladeluft so kühl wie möglich halten will. Thermodynamisch günstiger ist es, die Ladeluft entgegenge­ setzt zu den Pfeilen 19 durch die Scheiben 11 strömen zu las­ sen, so daß die normalerweise beim Gegenstromverfahren herr­ schenden Temperaturdifferenzen wirken. Entscheidend ist, daß ein kompakter Ladeluftkühler durch die gehäuseartige Um­ schließung des Scheibenpaketes 10 gebildet ist, der zum einen eine kompakte Bauweise ermöglicht, die den Einsatz des Lade­ luftkühlers auch bei räumlich beengten Verhältnissen ermög­ licht, zum anderen aber auch für eine intensive Durchströmung des Scheibenpakets und damit für einen guten Wärmeübergang sorgt. Natürlich wäre es auch möglich, innerhalb der Scheiben eine mehrfache, aber immer ungerade Anzahl von Umlenkungen für das durchströmende Kühlmittel vorzusehen.

Die Fig. 4 und 5 zeigen, daß das Scheibenpaket 10 hier in ei­ ne Haube 20 aus Kunststoff oder aus einem Metallguß einge­ setzt ist. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurden hier die Bezugszeichen für die Zu- und Abflußstutzen der Ladeluft und des Kühlmittels in der Form beibehalten, wie sie bei der Aus­ führungsform der Fig. 1 bis 3 verwendet worden sind.

In den Fig. 4 und 5 ist neben der Ausgestaltung der Haube 20 auch noch gezeigt, daß die Abschlußplatte des Scheibenpaketes 10 mit einem Rand 9' versehen ist, der für eine Schlitzbörde­ lung gedacht ist. Die Haube 20 weist einen umlaufenden, nach außen abstehenden Rand 9a' auf, der bei dieser Ausführungs­ form - in an sich bekannter Weise - in die vom Schlitzbördel­ rand 9' gebildete umlaufende Rinne 21 eingesetzt wird, so daß dann der oberhalb der Schlitze 22 liegende Bereich des Randes 9' nach innen gedrückt wird und so die Befestigung der Haube 20 mit dem Scheibenpaket 10 erreicht wird.

Die Fig. 6 und 7 zeigen eine weitere Ausführungsform eines Ladeluftkühlers nach der Erfindung, bei der das Scheibenpaket 10 auch mit einer oberen Abschlußplatte 6 - Bezeichnung wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 3 - versehen ist. Diese Abschlußplatte 6 dient hier als Deckel für eine Ausneh­ mung 23, die unmittelbar vor den Ansaugstutzen 24 eines nicht näher gezeigten Kraftfahrzeugmotors im Saugrohr 25 des Motors angeordnet ist. Das Gehäuse für das Scheibenpaket 10 wird da­ her von dieser Ausnehmung 23 im Saugrohr 25 gebildet, und dieses Gehäuse steht über den Einlaßstutzen 2' und den durch die Einlässe 24 gebildeten Auslaßstutzen 4' als Strömungsraum für die im Sinn des Pfeiles 19 durchströmende Ladeluft zur Verfügung. Auch hier ist der umlaufende Rand 9' der Abschluß­ platte 6' als Schlitzbördelrand 9'' ausgebildet, der um den umlaufenden Rand 9a'' der Ausnehmung 23 zur Befestigung des Scheibenpaketes 10 und der Abschlußplatte 6' herumgelegt wird. Diese Ausführungsform ist äußerst platzsparend, und sie weist den Vorteil auf, daß die Ladeluft kurz vor ihrem Ein­ tritt in den Motor entsprechend gekühlt werden kann.

Claims (6)

1. Wärmeübertrager, insbesondere Ladeluftkühler mit vom Kühlmittel durchströmten Scheiben, die parallel zueinander ausgerichtet und zu einem mit an einer Endplatte (6, 6') an­ geordneten Zu- und Abflußstutzen (7, 8) versehenen Paket (10) zusammengefaßt sind und mit ihren Wänden an Zwischenräume grenzen, die von der Ladeluft durchströmt und mit Wellrippen (12) ausgefüllt sind, dadurch gekennzeichnet, daß das von den Scheiben (11) gebildete Paket (10) in ein von der Ladeluft durchströmtes Gehäuse (1, 20, 23) eingesetzt ist und die Abschlußplatte (6, 6') den Abschlußdeckel für das das Scheibenpaket (10) auf fünf Seiten umgebende Gehäuse (1, 20, 23) bildet.

2. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Anschlüsse (7, 8) für das Kühlmittel beide auf einer Seite (11a) der Scheiben (11) vorgesehen sind und der Innenraum jeder Scheibe von den Anschlüssen ausgehend mit ei­ ner längs verlaufenden, aber nicht bis zum Ende durchgehenden Trennwand (16) versehen und vom Kühlmittel mit einer oder ei­ ner ungeraden Anzahl von Umlenkungen durchflossen ist.

3. Wärmeübertrager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Zu- und Abführöffnungen (2, 4, 2', 4') für die Ladeluft so angeordnet sind, daß die Ladeluftströmung quer zur Kühlmittelströmung verläuft.

4. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Gehäuse (1) als eine Blechhaube (1) ausgebildet ist.

5. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Gehäuse eine aus Kunststoff oder aus einem Me­ tallguß hergestellte Formhaube (20) ist.

6. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Gehäuse als eine Ausnehmung (23) im Saugrohr (25) eines Kraftfahrzeugmotors ausgebildet ist.