DE3734337A1

DE3734337A1 - Heat exchanger

Info

Publication number: DE3734337A1
Application number: DE19873734337
Authority: DE
Inventors: Viktor Dipl Ing Brost
Original assignee: Kuhlerfabrik Langerer and Reich GmbH and Co KG
Current assignee: Kuhlerfabrik Langerer and Reich GmbH and Co KG
Priority date: 1987-10-10
Filing date: 1987-10-10
Publication date: 1989-04-27
Also published as: DE3734337C2

Abstract

A heat exchanger, for example a radiator for an internal combustion engine for a vehicle, has a heat exchanger grid which is inserted between two tube plates (sheets) and consists in accordance with the required cooling effect of a specific number of flat tubes and folded lamellae assigned to the latter. Provided on the mutually opposite outsides of the heat exchanger grid is one lateral part each into which there are impressed (stamped) unidirectional transverse reinforcing fins (seams) of specific height which bear against the outer tubes of the heat exchanger grid and can be soldered to the latter. By using lateral parts provided with transverse reinforcing fins, it is possible in a simple way to employ the present heat exchanger grid of a heat exchanger designed for a width B0 to provide, while maintaining the grid dimension of the tube pitch and with virtually the same cooling effect, a heat exchanger which has a width B1 which is reduced by comparison therewith. For this purpose, instead of the lateral parts and the outer lamellae of the wider heat exchanger use is made of the lateral parts provided with the transverse reinforcing fins. The height of these fins is in line with the width B1.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmeaustauscher, insbesondere Kühler für eine Fahrzeugbrennkraftmaschine der im Oberbegriff des Anspruchs 1 umschriebenen Art.The invention relates to a heat exchanger, in particular coolers for a vehicle internal combustion engine the type described in the preamble of claim 1.

Derartige Wärmeaustauscher weisen entsprechend der geforderten Kühlleistung ein aus einer bestimmten Anzahl von gleichmäßig beabstandeten Wärmeaustauscher rohren und dazwischen angeordneten und durch Lötung damit verbundenen gefalteten Lamellen bestehendes Wärmeaustauschernetz auf. An den beiden einander gegenüberliegenden Außenseiten des Wärmeaustauscher netzes sind mit gleichem Abstand zu den jeweils außenliegenden Rohren des Wärmeaustauschernetzes aus Blech gefertigte Seitenteile angeordnet. Diese sind mit den äußeren Wärmeaustauscherrohren ebenfalls mittels Lamellen verbunden, die von der gleichen Art wie die zwischen den Rohren vorgesehenen Lamellen sind, so daß für die Herstellung des Wärmeaustauschers nur eine Lamellenart benötigt wird. Die Wärmeaustauscher rohre sind beidenends in Rohrböden verankert, deren Länge der Breite des Wärmeaustauschernetzes unter Einschluß der äußeren Lamellen angepaßt ist. Endseitig sind die Seitenteile auch mit den Rohrböden verbunden. Da der Einbauraum für die Aggregate der Fahrzeug brennkraftmaschine zumeist sehr begrenzt ist, soll der Platzbedarf der dieser zugeordneten Wärmeaustauscher, beispielsweise Wasserkühler oder Ladeluftkühler, entsprechend möglichst gering sein.Such heat exchangers have the corresponding required cooling capacity on from a certain Number of evenly spaced heat exchangers tubes and arranged in between and by soldering associated folded slats existing Heat exchanger network. On the two of each other opposite outsides of the heat exchanger networks are equally spaced from each external pipes of the heat exchanger network Sheet metal manufactured side parts arranged. These are with the outer heat exchanger tubes as well connected by slats of the same type what the fins between the tubes are, so that for the manufacture of the heat exchanger only a slat type is required. The heat exchangers Pipes are anchored at both ends in tube sheets Length of the width of the heat exchanger network below Inclusion of the outer slats is adjusted. End the side parts are also connected to the tube sheets. Because the installation space for the aggregates of the vehicle internal combustion engine is usually very limited the space requirement of the heat exchangers assigned to them, for example water cooler or charge air cooler, accordingly be as small as possible.

Aus verschiedenen Gründen - beispielsweise Kosten oder schnelle Verfügbarkeit - kann der Wunsch bestehen, einen mit einem bestimmten Platzbedarf konzipierten Wärmeaustauscher unter Verwendung von Komponenten desselben und bei etwa gleichbleibender Kühlleistung in seiner Breite innerhalb bestimmter Grenzen zu verringern, um ihn in einen vorgegebenen kleineren Einbauraum unterbringen zu können.For various reasons - for example costs or quick availability - there may be a desire to reduce the width of a heat exchanger designed with a specific space requirement using components of the same and with approximately the same cooling capacity in order to accommodate it in a predetermined smaller installation space can.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine mit einfachen Mitteln und kosten günstig zu verwirklichende Möglichkeit zur Anpassung eines konzipierten Wärmeaustauschers insbesondere hinsichtlich seiner Breite an einen kleineren Einbauraum anzugeben, wobei das Rastermaß der Rohrteilung des Wärmeaustauschernetzes bzw. dieses selbst beibehalten werden und die Kühlleistung praktisch gleichbleiben soll. Diese Aufgabe wird bei einem Wärmeaustauscher der eingangs genannten Art durch die Kennzeichnungsmerkmale des Anspruchs 1 gelöst. Auf diese Weise kann mit einfachen Mitteln die Breite des Wärmeaustauschers unter Beibehaltung dessen Wärmeaus tauschernetzes innerhalb zweier Grenzwerte nach Bedarf variiert werden, indem die Höhe der Sicken unter Berücksichtigung der gegenüber der ursprünglichen Breite des Wärmeaustauschers verringerten Breite so gewählt wird, daß die Sicken mit ihren Rücken die außenliegenden Rohre berühren. Der eine - maximale - Grenzwert der Sickenhöhe entspricht der Höhe der außenliegenden Lamellen. Der andere Grenzwert wird dadurch erhalten, daß die Sickenhöhe so klein bemessen wird, daß durch den dabei gebildeten Spalt zwischen Seitenteil und äußerem Rohr gerade noch Luft durchströmen kann. Durch die Verwendung von Quersicken in den Seitenteilen kann auf äußere Lamellen mit entsprechend niedrigerer Höhe verzichtet werden, was sich kostengünstig auswirkt. Die Anzahl der Quersicken bzw. ihr gegenseitiger Abstand kann so gewählt werden, daß die Kühlleistung insgesamt gesehen praktisch nicht beeinträchtigt wird. Die Quersicken können gleichzeitig der Versteifung des Seitenteils dienen, so daß dessen Wandstärke kleiner dimensioniert werden kann.It is therefore a task of the invention, one with simple means and cost Possibility of customization to be implemented inexpensively a designed heat exchanger in particular in terms of width to a smaller one Specify installation space, the pitch of Pipe division of the heat exchanger network or this themselves are maintained and the cooling capacity practical should remain the same. This task is done with a Heat exchanger of the type mentioned by the Characteristic features of claim 1 solved. On this way, the width of the Heat exchanger while maintaining its heat exchanger network within two limit values as required can be varied by taking the height of the beads below Consideration of the original width the width of the heat exchanger so chosen is that the beads with their backs the outside Touch pipes. The one - maximum - limit of Bead height corresponds to the height of the outside Slats. The other limit is obtained by that the bead height is dimensioned so small that by the gap formed between the side part and air can just flow through the outer tube. By using cross beads in the side parts can be used on outer slats with a correspondingly lower Height can be dispensed with, which has a cost-effective effect. The number of cross beads or their mutual distance can be chosen so that the total cooling capacity seen practically not affected. The Cross beads can at the same time stiffen the Serve side part, so that its wall thickness is smaller can be dimensioned.

Die Merkmale der Ansprüche 2 und 3 unterstützen das Bestreben, daß die Kühlleistung des Wärmeaustauschers trotz des Wegfalls der äußeren Lamellen im wesentlichen erhalten bleibt. Bei größeren Abständen zwischen den äußeren Rohren des Wärmeaustauschernetzes und den Seitenteilen kann durch deren Ausbildung entsprechend den Ansprüchen 4 und 5 der Spalt zwischen den genannten Teilen und damit auch der Bypass-Strom der Kühlluft reguliert und im Bedarfsfall vollständig geschlossen werden. Darüberhinaus bewirkt die Längssicke eine weitere Versteifung des Seitenteils. Vorteilhaft ist ferner die Ausbildung der Längssicke entsprechend Anspruch 6, da hierdurch der Randbereich der Seitenteile als ebene Anlagefläche beispielsweise für eine Dichtung dienen kann.The features of claims 2 and 3 support that Effort that the cooling capacity of the heat exchanger despite the absence of the outer slats essentially preserved. With larger distances between the outer tubes of the heat exchanger network and Side panels can be designed according to the Claims 4 and 5 of the gap between the above Share and thus the bypass flow of the cooling air regulated and completely closed if necessary will. In addition, the longitudinal bead causes a further stiffening of the side part. It is advantageous also the formation of the longitudinal bead accordingly Claim 6, as a result of the edge region of the side parts as a flat contact surface, for example for a seal can serve.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend näher erläutert und in der Zeichnung dargestellt. Diese zeigt:An embodiment of the invention is as follows explained in more detail and shown in the drawing. These shows:

Fig. 1 in Vorderansicht einen Ausschnitt eines Flachrohrkühlers mit verringerter Breite, wobei mit strichpunktierten Linien ein ursprünglich mit größerer Breite konzipierter Kühler angedeutet ist, Fig. 1 in a front view a section of a flat tube radiator with a reduced width, with dash-dotted lines an originally-designed with greater width cooler is indicated,

Fig. 2 eine Draufsicht zu Fig. 1. FIG. 2 is a top view of FIG. 1.

In Fig. 1 der Zeichnung ist in Teildarstellung ein für eine Fahrzeugbrennkraftmaschine vorgesehener Wärmeaus tauscher gezeigt, der beispielsweise als Ladeluftkühler ausgebildet sein kann. Dieser weist ein Wärmeaustauscher netz 1 auf, das aus einer bestimmten Anzahl von parallel und mit gleichmäßigem Abstand zueinander angeordneten Rohren 2 und dazwischen vorgesehenen und damit verbundenen Lamellen 3 besteht. Die Rohre 2 sind als Flachrohre ausgebildet, und an den einander gegenüberliegenden Breitseiten jeweils zweier benachbarter Flachrohre ist eine Lamelle 3 angelötet, deren Höhe h somit dem freien Durchgang zwischen zwei Rohren entspricht. Die Enden der Flachrohre 2 sind in je einem Rohrboden 4 bzw. 5 beispielsweise ebenfalls mittels Lötung verankert. Auf der dem Wärmeaustauschernetz 1 abgewandten Seite sind die Rohrböden 4, 5 mit je einem der Einfachheit halber nicht dargestellten kastenförmigen Deckel versehen, die beide zusammen mit dem jeweiligen Rohrboden einen Sammel- bzw. Verteilraum für das die Rohre 2 durch strömende Wärmeaustauschermedium bilden.In Fig. 1 of the drawing, a heat exchanger provided for a vehicle internal combustion engine is shown in partial representation, which can be designed, for example, as an intercooler. This has a heat exchanger network 1 , which consists of a certain number of tubes 2 arranged in parallel and at a uniform distance from one another and fins 3 provided and connected therebetween. The tubes 2 are designed as flat tubes, and a lamella 3 is soldered to the opposite broad sides of two adjacent flat tubes, the height h of which thus corresponds to the free passage between two tubes. The ends of the flat tubes 2 are each anchored in a tube sheet 4 or 5, for example also by means of soldering. On the side facing away from the heat exchanger network 1 , the tube sheets 4 , 5 are each provided with a box-shaped cover (not shown for the sake of simplicity), both of which, together with the respective tube sheet, form a collection or distribution space for the tubes 2 by flowing heat exchange medium.

An den beiden einander gegenüberliegenden Außenseiten des Wärmeaustauschernetzes 1 ist je ein Seitenteil 6 bzw. 7 vorgesehen, in die erfindungsgemäß mehrere querverlaufende Sicken 8 bzw. 9 eingeprägt sind, deren Höhe so bemessen ist, daß sie mit ihren Rücken an den außenliegenden Rohren 2 anliegen und hier auch ange lötet sind. Die Seitenteile 6, 7 können auch mit den Rohrböden 4, 5, beispielsweise ebenfalls mittels Lötung verbunden sein. Durch die Verwendung von mit Quersicken 8, 9 versehenen Seitenteilen 6, 7 ist es möglich, ein für einen Wärmeaustauscher mit bestimmten Abmessungen, insbesondere einer bestimmten Breite B₀ konzipiertes Wärmeaustauschernetz für einen Wärmeaus tauscher mit in Grenzen verringerter Breite B ₁, jedoch bei etwa gleicher Kühlleistung einzusetzen. Gemäß der mit strichpunktierten Linien angedeuteten Darstellung in Fig. 1 hat ein bereits konzipierter und gegebenenfalls auch hergestellter Wärmeaustauscher aufgrund seiner Auslegung die Breite B₀ mit dementsprechendem Rohrboden 4′ bzw. 5′. Die für diesen Wärmeaustauscher bestimmten Seitenteile 6′ bzw. 7′ sind im wesentlichen ebene Blechstücke ohne Sicken. Zwischen diesen und den jeweils außenliegenden Rohren 2 des Wärmeaustauschernetzes 1 sind die Lamellen 3′ angeordnet, die von gleicher Art und Höhe sind wie die Lamellen 3.On the two opposite outer sides of the heat exchanger network 1 , a side part 6 or 7 is provided, in which several transverse beads 8 and 9 are embossed according to the invention, the height of which is dimensioned such that they rest with their backs on the outer tubes 2 and are also soldered here. The side parts 6 , 7 can also be connected to the tube sheets 4 , 5 , for example also by means of soldering. By using cross beads 8 , 9 provided side parts 6 , 7 , it is possible to design a heat exchanger network for a heat exchanger with certain dimensions, in particular a certain width B für, for a heat exchanger with a reduced width B ₁ , but approximately the same Use cooling capacity. According to the direction indicated by dash-dotted lines shown in Fig. 1 has a pre-designed and optionally also produced heat exchanger due to its design, the width B ₀ with dementsprechendem tubesheet 4 'or 5'. The side parts 6 'and 7 ' intended for this heat exchanger are essentially flat pieces of sheet metal without beads. Between these and the outer tubes 2 of the heat exchanger network 1 , the fins 3 'are arranged, which are of the same type and height as the fins 3rd

Steht für den Einbau des Wärmeaustauschers ein Einbauraum mit etwas kleinerer Breite zur Verfügung, so läßt sich der Wärmeaustauscher in relativ einfacher Weise unter Verwendung des gleichen Wärmeaustauschernetzes 1 den geänderten räumlichen Gegebenheiten anpassen, ohne daß hierbei die Leistung des Wärmeaustauschers wesentlich vermindert wird. Diese Anpassung wird dadurch erreicht, daß das gleiche, für den breiteren Wärmeaustauscher vorgesehene Netz 1 mit den der geringeren Breite B ₁ entsprechenden Rohrböden 4 und 5 versehen wird. Ferner werden an den Außenseiten des Netzes 1 anstelle der Außenlamellen 3′ und der ebenen Seitenteile 6′ und 7′ erfindungsgemäß die mit den Quersicken 8 bzw. 9 versehenen Seitenteile 6 und 7 angebracht. Die Höhe dieser Quersicken 8 und 9 ist dabei so bemessen, daß ihre Rücken unter Berücksichtigung der Gesamtbreite B ₁ an den Außenrohren 2 des Netzes 1 anliegen und mit diesen beispielsweise durch Lötung verbunden werden können. Die Höhe der Sicken 8 bzw. 9 und damit die Anpassungsmöglichkeit des Wärmeaustauschers hinsichtlich seiner Breite kann zwischen zwei Grenzwerten variiert werden, von denen der eine der Höhe der Lamellen 3′ und der andere einer einen Mindestspalt zwischen den Seitenteilen 6, 7 und den äußeren Rohren 2 ergebenden Sickenhöhe entspricht. Die Quersicken 8 und 9 dienen zur Abstützung der äußeren Rohre 2 und als flächen vergrößernde Elemente für die Wärmeübertragung. Die Länge der Quersicken 8 und 9 ist etwas kleiner bemessen als die Breite der Seitenteile 6 und 7, so daß an diesen zwei ebene längsverlaufende Randbereiche 10 verbleiben, die im Bedarfsfall als Anlagefläche beispielsweise für Dichtungen dienen können. Bei relativ hohen Quersicken empfiehlt es sich, in den Seitenteilen 6 und 7 mindestens eine gleichsinnig eingeprägte, aber etwas flachere Längssicke vorzusehen, um den Bypass-Luftstrom zwischen Seitenteil 6 bzw. 7 und Außenrohr 2 zu begrenzen. Im Ausführungsbeispiel ist jedes Seitenteil 6 bzw. 7 mit zwei Längssicken versehen, die zweckmäßigerweise jeweils durch eine Folge von in Reihe liegenden Sickenabschnitten 11 bzw. 12 gebildet werden, die in zugeordnete Quer sicken 8 bzw. 9 münden. Diese Längssicken dienen außerdem ebenfalls der Versteifung der Seitenteile 6, 7. Durch die Anordnung der Längssicken 11 bzw. 12 mit einem bestimmten Abstand vom jeweiligen Außenrand der Seitenteile 6 bzw. 7 bleiben die ebenen Randbereiche 10 erhalten.If an installation space with a somewhat smaller width is available for the installation of the heat exchanger, the heat exchanger can be adapted to the changed spatial conditions in a relatively simple manner using the same heat exchanger network 1 , without the performance of the heat exchanger being significantly reduced. This adaptation is achieved in that the same network 1 provided for the wider heat exchanger is provided with the tube sheets 4 and 5 corresponding to the smaller width B ₁ . Furthermore, the side parts 6 and 7 provided with the transverse beads 8 and 9 are attached to the outer sides of the network 1 instead of the outer slats 3 'and the flat side parts 6 ' and 7 '. The height of these transverse beads 8 and 9 is dimensioned such that their backs bear against the outer tubes 2 of the network 1 , taking into account the total width B _1, and can be connected to them, for example by soldering. The height of the beads 8 and 9 and thus the possibility of adapting the heat exchanger with regard to its width can be varied between two limit values, one of which is the height of the fins 3 'and the other of a minimum gap between the side parts 6 , 7 and the outer tubes 2 corresponding bead height corresponds. The transverse beads 8 and 9 serve to support the outer tubes 2 and as area-enlarging elements for heat transfer. The length of the transverse beads 8 and 9 is dimensioned somewhat smaller than the width of the side parts 6 and 7 , so that there remain two flat longitudinal edge regions 10 which, if necessary, can serve as a contact surface, for example for seals. In the case of relatively high cross beads, it is advisable to provide at least one coincident but somewhat flatter longitudinal bead in the side parts 6 and 7 in order to limit the bypass air flow between the side parts 6 and 7 and the outer tube 2 . In the exemplary embodiment, each side part 6 or 7 is provided with two longitudinal beads, which are expediently each formed by a series of bead sections 11 and 12 lying in series, which beads 8 and 9 open into associated transverse beads. These longitudinal beads also serve to stiffen the side parts 6, 7 . By arranging the longitudinal beads 11 and 12 at a certain distance from the respective outer edge of the side parts 6 and 7 , the flat edge regions 10 are retained.

Im Bedarfsfall kann die Höhe der Längssicken 11 und 12 entsprechend der Höhe der Quersicken 8 und 9 gewählt werden, so daß der Spalt zwischen den Seitenteilen 6 und 7 und den außenliegenden Rohren 2 verschlossen ist.If necessary, the height of the longitudinal beads 11 and 12 can be selected according to the height of the transverse beads 8 and 9 , so that the gap between the side parts 6 and 7 and the outer tubes 2 is closed.

Claims

1. Wärmeaustauscher, insbesondere Kühler für eine Fahrzeugbrennkraftmaschine, der ein zwischen zwei Rohrböden eingefügtes, aus parallelen Rohren und diesen zugeordneten gefalteten Lamellen bestehendes Wärmeaustauschernetz aufweist, an dessen einander gegenüberliegenden Außenseiten je ein aus einem zumindest in etwa rechteckigen Blech gebildetes Seitenteil mit Abstand zu dem jeweils außenliegenden Rohr des Wärmeaustauschernetzes angeordnet ist, wobei die beiden Seitenteile mit dem jeweils äußeren Rohr mittels Zwischenelementen und endseitig mit den beiden Rohrböden verbunden sind, dadurch gekenn zeichnet, daß die Zwischenelemente durch in die Seitenteile (6 und 7) gleichsinnig eingeprägte querverlaufende Sicken (8 und 9) gebildet sind, deren Höhe abhängig von der Breite des Wärmeaus tauschers so gewählt ist, daß die Sicken (8 und 9) die jeweils außenliegenden Rohre (2) des Wärmeaustauschernetzes (1) berühren.1. Heat exchanger, in particular a cooler for a vehicle internal combustion engine, which has a heat exchanger network inserted between two tube sheets, consisting of parallel tubes and associated folded lamellae, on the opposite outer sides of which a side part formed from an at least approximately rectangular sheet metal at a distance from the respective one The outer tube of the heat exchanger network is arranged, the two side parts being connected to the outer tube by means of intermediate elements and at the end to the two tube sheets, characterized in that the intermediate elements are embossed in the same way in the side parts ( 6 and 7 ) by transverse beads ( 8 and 9 ) are formed, the height of which is selected depending on the width of the heat exchanger so that the beads ( 8 and 9 ) touch the respective outer tubes ( 2 ) of the heat exchanger network ( 1 ).

2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Sicken (8 und 9) so bemessen ist, daß zwischen ihren Enden und dem Längsrand der Seitenteile (6 und 7) ein als Anlagefläche dienender ebener Streifen (10) verbleibt.2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the length of the beads ( 8 and 9 ) is dimensioned such that between its ends and the longitudinal edge of the side parts ( 6 and 7 ) remains as a contact surface flat strip ( 10 ).

3. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rücken der Quersicken (8 und 9) mit dem jeweils äußeren Rohr (2) des Wärmeaustauschernetzes (1) mittels Lötung, Schweißen oder dgl. Verfahren verbunden sind.3. Heat exchanger according to claim 1 and / or 2, characterized in that the back of the transverse beads ( 8 and 9 ) with the respective outer tube ( 2 ) of the heat exchanger network ( 1 ) are connected by means of soldering, welding or the like.

4. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenteile (6 und 7) zusätzlich mit mindestens einer in Längsrichtung verlaufenden Längssicke versehen sind, die nach der gleichen Seite wie die Quersicken (8 und 9) ausgeprägt sind.4. Heat exchanger according to one of claims 1 to 3, characterized in that the side parts ( 6 and 7 ) are additionally provided with at least one longitudinal bead extending in the longitudinal direction, which are pronounced on the same side as the cross beads ( 8 and 9 ).

5. Wärmeaustauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Längssicke eine geringere Höhe als die Quersicken (8 und 9) aufweist.5. Heat exchanger according to claim 4, characterized in that the longitudinal bead has a lower height than the transverse beads ( 8 and 9 ).

6. Wärmeaustauscher nach Anspruch 4 und/oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Längssicke durch eine Folge von in die Quersicken (8 und 9) mündenden Sickenabschnitten (11 bzw. 12) gebildet ist.6. Heat exchanger according to claim 4 and / or 5, characterized in that the longitudinal bead is formed by a sequence of bead sections ( 11 and 12 ) opening into the transverse beads ( 8 and 9 ).