EP0881447A2 - Wärmeübertrager sowie Wärmeübertrageranordnung für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Wärmeübertrager sowie Wärmeübertrageranordnung für ein Kraftfahrzeug Download PDF

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EP0881447A2
EP0881447A2 EP98107377A EP98107377A EP0881447A2 EP 0881447 A2 EP0881447 A2 EP 0881447A2 EP 98107377 A EP98107377 A EP 98107377A EP 98107377 A EP98107377 A EP 98107377A EP 0881447 A2 EP0881447 A2 EP 0881447A2
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EP
European Patent Office
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heat exchanger
tube
wall sections
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flow
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Franco Ghiani
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Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger for a motor vehicle with a fins / tube block, the flat tubes on opposite sides with such widened tube ends are provided that transverse, adjacent to each other Wall sections of the pipe ends lie flat against one another and the pipe ends are aligned in a row, with on the pipe ends have a flow box on each side flush with the corresponding longitudinal wall sections the pipe ends is attached, and one Heat exchanger arrangement for a motor vehicle with at least two arranged one behind the other in the flow direction Heat exchangers.
  • the object of the invention is a heat exchanger and a Heat exchanger arrangement of the type mentioned create a reliable production as well as a enable simple and space-saving construction.
  • this task is solved by that the mutually adjacent, transverse wall sections the pipe ends are in a form-fitting manner.
  • pre-assemble the heat exchanger i.e. before soldering the individual components, exact alignment and fixation of the pipe ends to each other to achieve. Tolerances due to a lateral offset individual pipe ends can be avoided.
  • Through the form-fitting Contact of the wall sections results there is also an enlarged contact area, which increases Safety of the soldered connection.
  • the flow boxes are located facing, longitudinal wall sections of the pipe ends form-fitting on corresponding wall areas of the Flow boxes. This will pre-assemble the heat exchanger further improved since the flow boxes - related to their longitudinal direction - exactly positioned on the Pipe ends are placed and in the longitudinal direction through the Form fit can be kept fixed. Also guaranteed the form-fitting system has an enlarged contact surface area, of the tightness and security of the later Solder connection between the flow boxes and the pipe ends further improved.
  • the corners of the Provide flared pipe ends with radii between 0 and 2 mm.
  • the widened pipe ends preferably have a rectangular shape according to those previously described Embodiments additionally with correspondingly deformed wall sections can be provided.
  • the preferred radii ensure that between the adjacent pipe ends too only extremely narrow gaps in the area of the outer sides remain completely through the solder during the soldering process can be filled so that the tight solder connection to each other and especially to the side wall areas the flow boxes is guaranteed.
  • the scope corresponds the expansion of each pipe end to the extent of the associated Flat tube plus or minus 30%.
  • the negative relation between the circumference of each flat tube and the circumference of the assigned, expanded pipe end results in particular due to the double-walled folding of the Wall of the pipe ends.
  • the transverse wall sections facing the adjacent pipe ends have a height of between 0.3 and 2 times a pitch of the flat pipes, namely 0.3T H H 1 2 2T. This preferred dimensioning range enables a secure, tight connection between the tube ends and sufficient stability of the entire fins / tube block.
  • the flat tubes are obliquely relative to the axis of symmetry of the widened pipe ends aligned.
  • This configuration is also a special arrangement of the heat exchanger in a motor vehicle possible, in particular an oblique arrangement of the heat exchanger within an engine compartment of the motor vehicle - on the normal direction of travel of the motor vehicle related - is advantageous.
  • the invention Object achieved in that the at least two heat exchangers a common one on opposite sides Side part is assigned. Through the common side panels becomes a simple and secure connection of the heat exchangers relative to each other and an exact one Positioning achieved relative to each other. Furthermore this results in a simplified assembly and manufacture for the Heat exchanger arrangement with a reduced number of Components.
  • the flow boxes of open at least one heat exchanger in its side areas designed, and the opposite side panels are each with at least one corresponding end section provided in the respective side areas of the Project flow boxes and seal them tightly.
  • the at least two heat exchangers common, covering the entire depth of the fins / tube block extending fins. This will a simplified structure of the heat exchanger arrangement is achieved, because the number of components is reduced and the ribs directly connecting the heat exchangers to each other produce.
  • the flow boxes the at least two heat exchangers with connecting pieces provided that are curved parallel to each other and in the same direction are aligned. This is a streamlined Arrangement of the connecting piece given, which also saves space works.
  • isolation gaps are used for thermal insulation of the adjacent heat exchangers against each other, the Isolation column, the pipes each preferably over their entire Length up to the respective flow boxes from each other separate.
  • this configuration also covers isolation gaps, which are only in sections between the neighboring ones Pipes and / or flow boxes are provided.
  • the isolation column have preferred widths between 1 and 10 mm on.
  • a heat exchanger arrangement 1 for a motor vehicle according to 1 to 5 has a first heat exchanger in the form a water / air cooler, a second heat exchanger Form of an intercooler and a third heat exchanger in the form of a capacitor.
  • the three heat exchangers are parallel to each other across the vehicle longitudinal direction in an engine compartment of the motor vehicle arranged so that they in Direction of flow of the wind at normal driving direction of the motor vehicle are arranged one behind the other.
  • the water / air cooler has an upper one in FIG Flow box serving water box 2 and a lower one Water box 5, with 5 connecting pieces on the lower water box 5 9 and 10 for the connection of the water / air cooler arranged on the corresponding cooling water circuit are.
  • the charge air cooler is behind the water / air cooler arranged, which serves as a flow box upper air box 3 and a corresponding lower Air box 6 has between the two air boxes 3 and 6 analog to the water / air cooler is a not shown Ribs / tube block provided, its structure and its Connection with air boxes 3 and 6 the corresponding structure of the water / air cooler. Behind the charge air cooler the capacitor is positioned, which is an upper one Flow box 13 and a lower flow box 14 and one between these flow boxes 13, 14 and not shown ribs / tube block.
  • Flow box 13, 14 becomes a round hollow chamber profile by two composite half-shells formed, each a half-shell a bottom of the respective flow box 13, 14 represents and with indents for tight connection is provided at the tube ends of the flat tubes. They are on the side Flow boxes 13, 14 each through a cover insert tightly closed.
  • Both the fins / tube block of the charge air cooler and the fins / tube block of the water / air cooler are composed of a large number of parallel flat tubes and corrugated fins arranged between them.
  • the opposite tube ends of the flat tubes are each rectangularly widened, so that the tube ends according to FIG. 1 each lie flat and close to one another with their wall sections running transversely in the longitudinal direction of the flow boxes.
  • the longitudinal wall sections of the widened pipe ends each run in alignment with one another.
  • longitudinal wall areas of the flow boxes are flush and flush against these longitudinal wall sections of the pipe ends, which each form the outer sides of the fins / pipe block.
  • the widened pipe ends thus directly form the Bottoms "of the flow boxes, so that the additional provision of floors in the area of the flow boxes is avoided.
  • the structure of the heat exchangers described corresponds to the design of the pipe ends and the placement of the flow boxes, as described in the unpublished DE 195 43 986.4.
  • the flow boxes of both the intercooler and the Water / air coolers are on their opposite side areas each designed open.
  • the side closure each of these side areas of the flow boxes takes over a closing section 15, 16, 18, 19 of a side part 11, 12, which is integral over the entire depth of the heat exchanger assembly and thus extends over all three heat exchangers.
  • the two side parts 11, 12 delimit the ribs / tube blocks the water / air cooler, the intercooler and the capacitor on opposite sides.
  • the two side parts 11, 12 are used for assembly the heat exchanger arrangement from opposite sides attached to the ribs / pipe blocks and at the same time with their end sections 15, 16, 18, 19 axially - on the Longitudinal direction of the flow boxes - in the flow boxes used by a tensioning device such as tensioning straps or the like becomes the entire heat exchanger arrangement including the side parts 11, 12 in the transverse direction of the Ribs / tube blocks are subjected to pressure and then in one joint soldering process soldered tight.
  • all components of the heat exchanger arrangement 1 made of sheet metal, preferably an aluminum alloy, are manufactured. At least the tight sections to be joined of the individual components of the heat exchanger arrangement are solder-plated accordingly.
  • FIGS. 6 to 8 Another heat exchanger arrangement according to FIGS. 6 to 8 only has two heat exchangers arranged one behind the other on, one of which is a water / air cooler and the other others are designed as a capacitor.
  • the water / air cooler corresponds in structure to that previously shown in FIG. 1 to 5 water / air cooler of the heat exchanger arrangement described in detail 1, so that no further explanation necessary is.
  • the water / air cooler and Capacitors are also two on opposite sides assigned common side parts 12a, which are basically corresponding the side parts 11 and 12, however for only two heat exchangers are designed, designed.
  • Every side part 12a each has only one end section 16a for the respective side area of the water box of the water / air cooler on, which is analogous to the design according to the Fig. 1 to 5 with the help of holding claws 26 in the side areas fixed and then tight with the water boxes are soldered.
  • the compact design of the heat exchanger arrangement as well as the analog design to the heat exchanger arrangement 1 to 5 is otherwise the drawings Fig. 6 to 8 removable, the same for the same components Reference numerals, only with the addition of the letter a were used.
  • FIGS. 6 to 8 are a heat exchanger arrangement 6 to 8 shown in sections, which preferably also consists of a water / air cooler and a capacitor. More essential Difference from the exemplary embodiment according to FIGS. 6 to 8 is that this heat exchanger arrangement has a common Ribs / tube block, in which the flat tubes 21b of the Condenser on the one hand and the flat tubes 24b of the Water / air cooler, on the other hand, are separate from each other common and across the entire depth of the heat exchanger assembly has continuous corrugated ribs 27. The corrugated fins 27 thus have the same width as that also Side parts extending over the entire heat exchanger arrangement 12b.
  • FIG. 10 is analogous to that 9 also with a common heat exchanger arrangement Provide fins / tube block, with corrugated fins 28 extend over the entire depth of the heat exchanger arrangement.
  • there are three again Heat exchanger preferably in the form of a water / air cooler, a charge air cooler and a condenser in which Combined heat exchanger arrangement and through each the entire depth of the heat exchanger arrangement, one-piece side parts 12c analogous to the embodiment 1 to 5 held together.
  • This heat exchanger arrangement are thus the flat tubes 24c of the first heat exchanger, the flat tubes 22c of the second heat exchanger and the flat tubes 21c of the third heat exchanger, respectively arranged at short distances from each other.
  • This Flat tubes 21c, 22c, 24c are, however, by between each this parallel and over the entire width of all flat tubes 21c, 22c, 24c extending corrugated fins 28 connected with each other.
  • the heat exchanger arrangement 29 according to FIG. 11 corresponds to FIG their structure basically the embodiment according to the Fig. 1 to 5 or Fig. 10.
  • a water / air cooler has Flat tubes 30 of a fin / tube block, not shown water boxes directly on the widened pipe ends 35 are attached.
  • the water boxes 35 are identical and symmetrical to each other and each have one Connection piece 37 on, according to the illustration Fig. 11 extend parallel to each other in the same direction.
  • the charge air cooler points in the same way as the water / air cooler designed flat tubes 31 of an associated fins / tube block on the widened pipe ends on opposite An air box 34 is placed on each side.
  • the air boxes 34 on the opposite sides of the Intercooler are identical and symmetrical to each other, where both air boxes each have a manifold have, each above or below the respective Water box 35 so symmetrical to the water / air cooler is curved that the connecting piece 36 used in parallel aligned to the connecting piece 37 of the water / air cooler are.
  • the condenser consisting of flow boxes 33 and a flat tubes 32 having fins / tube block assembled is also symmetrical to a central transverse plane (shown in broken lines) of the heat exchanger arrangement built up.
  • the individual heat exchangers according to FIG. 11 are through common side parts and / or over the entire depth the heat exchanger arrangement 29 extending corrugated fins into one Entire block analogous to the previously described exemplary embodiments firmly connected.
  • all components of the heat exchanger and Heat exchanger arrangement for soldering in a joint Soldering process are made of metal.
  • the heat exchanger arrangements according to FIGS. 8 to 11 have flow boxes (water box 2a and flow box 13a according to FIG. 8 as well as water box 35, air box 34 and flow box 33 according to FIG. 11), which are separated from each other by insulation gaps SP 1 , SP 4 are. Only a narrow insulation gap SP 1 of approximately 1 mm is provided between the water box 2a and the flow box 13a according to FIG. 8, the insulation gap between the water box 35 and the air box 34 is made significantly larger.
  • the insulation gaps are intended to avoid heat transfer between the flow boxes that are differently hot or warm during operation.
  • each isolation column SP 2 and SP 3 provided for the thermal insulation of the adjacent tube blocks are used (Fig. 9, 10).
  • insulation gaps SP 2 , SP 3 are provided between the tubes 31, 32 and 30, 31 in the heat exchanger arrangement according to FIG. 11.
  • All isolation gaps have a width between 1 mm and 10 mm on.
  • a heat exchanger like the one on the water / air cooler as well based on the charge air cooler of the previously described embodiments may have various details, which makes for a heat exchanger with a basically already described the structure below result from the embodiments shown in FIGS. 12 to 27. These details can be either by themselves or in optional Combination of the respective designs of heat exchangers surrender.
  • the widened tube ends of the fins / tube block of a heat exchanger are provided with a rectangular tulip A, as shown in FIG. 20.
  • the width L (FIG. 14) of the longitudinal wall sections of each tulip A is less than the width B 2 (FIG. 14) of the associated flat tubes.
  • the longitudinal wall sections running in the longitudinal direction of the flow boxes have a width B 1 which corresponds to the pitch T of the fins / tube block.
  • the height H 1 of the transverse wall sections of the tulips A which corresponds to the height of the contact surface of these wall sections against one another, is between 0.3 and 2 times the pitch T of the fins / tube block, the selection from this area depending on the respective requirements of the heat exchanger is chosen.
  • each tulip A between the normal flat tube cross section and the respective end of the expanded tube end has an angle of inclination W - based on the area of the transverse wall section of the tulip A - that is between 5 ° and 90 °, but preferably between 25 ° and 65 ° lies.
  • the transition area can be provided either as an inclined plane or only as a direct connection of two radii - from the flat tube on the one hand and from the tulping on the other.
  • the angle of inclination W is then determined by the common tangent of the two radii. As can be seen from FIG.
  • the height H 2 of the longitudinal wall sections of each tulip A which is used for flat soldering of the corresponding wall areas of the respective flow box S, is less than the height H 1 of the transverse wall sections, the ratio of this height H 1 and H 2 results from the degree of the tulip A relative to the flat tube F.
  • the degree of the tulip is defined, among other things, from the ratio of the circumferences of the tulip A on the one hand and the associated flat tube F on the other.
  • the extent of the tulip A is dimensioned such that it corresponds to the extent of the associated flat tube F plus or minus 30%.
  • the corners of the rectangular bulges A of the flat tubes preferably have an outer radius R a and an inner radius R i (FIG. 16), which are between 0 and 2 mm.
  • the outer radius R a is dimensioned so that only very narrow joints remain between the adjacent tube ends and the side walls of the flow boxes, which are completely and tightly filled in the soldering furnace by the flowing solder.
  • the tube ends of the flat tubes F of the fins / tube block are widened asymmetrically, which results in offset tulips A S to a central longitudinal plane of each flat tube F.
  • the adjacent tulips A S are put together according to FIG. 13 in order to achieve the mutual tight connection.
  • the flat tubes either form a single, continuous flow channel according to the flat tube F 1 according to FIG. 19, or are provided with two separate flow channels (F S1 , F S2 ) according to the embodiment according to FIGS. 14 to 18, the flat tube shown F is designed by corresponding longitudinal beads N on opposite sides.
  • the two flow channels can also be created by a correspondingly extruded aluminum profile.
  • more than two flow channels are provided in a flat tube.
  • FIGS. 21 to 27 various exemplary embodiments are shown, which the further improve bottomless heat exchangers in which flow boxes are placed directly on the widened pipe ends of the fins / pipe block.
  • a corresponding shaping of the transverse wall sections of the widened pipe ends A 1 , A 2 , A 3 and A 6. is achieved.
  • the wall sections are each curved in a corresponding arc.
  • the wall sections are also undulating, the waveform extending up to the transverse wall tion sections extends and does not merge into straight-line webs, as is the case with the embodiment according to FIG. 22.
  • the transverse wall sections of the widened pipe ends A 4 and A 5 are unchanged in a straight and flat design compared to the exemplary embodiment according to FIG. 20.
  • the longitudinal wall sections are widened outward in a V-shape.
  • the corresponding wall areas S 1 of the attached flow box are designed zigzag, so that there is a positive connection in the longitudinal direction of the flow box between the widened pipe ends A 4 and the wall areas of the respective flow box 1.
  • a wave-shaped widening of the longitudinal wall sections of the widened pipe ends A 5 is provided.
  • the corresponding wall areas of the flow box S 2 are similarly curved in a wave shape, which in the same way results in a positive connection between the flow box S 2 and the pipe ends A 5 , as in the embodiment according to FIG. 24.
  • the tulips A of the flat tubes F 2 are oblique, preferably approximately diagonally, offset from the central longitudinal planes of the flat tubes F 2 , which results in the parallel and oblique alignment of the flat tubes F 2 shown in the flush arrangement of the tube ends.

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Abstract

Ein Wärmeübertrager (1) mit einem Rippen/Rohrblock (4), dessen Flachrohre auf gegenüberliegenden Seiten mit derart aufgeweiteten Rohrenden versehen sind, daß querverlaufende, einander benachbarte Wandungsabschnitte der Rohrenden flächig aneinanderliegen und die Rohrenden in einer Reihe miteinander fluchten, wobei auf die Rohrenden auf beiden Seiten jeweils ein Strömungskasten (2,5) bündig abschließend mit entsprechenden längsverlaufenden Wandungsabschnitten der Rohrenden aufgesetzt ist, sowie eine Wärmeübertrageranordnung mit wenigstens zwei in Durchströmungsrichtung hintereinander angeordneten Wärmeübertragern sind bereits bekannt. Erfindungsgemäß liegen die einander zugewandten Wandungsabschnitte der Rohrenden formschlüssig aneinander, und/oder den wenigstens zwei Wärmeübertragern ist auf gegenüberliegenden Seiten jeweils ein gemeinsames Seitenteil (11,12) zugeordnet. Einsatz als Wasser/Luft-Kühler, als Ladeluftkühler und als Kondensator. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager für ein Kraftfahrzeug mit einem Rippen/Rohrblock, dessen Flachrohre auf gegenüberliegenden Seiten mit derart aufgeweiteten Rohrenden versehen sind, daß quer verlaufende, einander benachbarte Wandungsabschnitte der Rohrenden flächig aneinanderliegen und die Rohrenden in einer Reihe miteinander fluchten, wobei auf die Rohrenden auf beiden Seiten jeweils ein Strömungskasten bündig abschließend mit entsprechenden längsverlaufenden Wandungsabschnitten der Rohrenden aufgesetzt ist, sowie eine Wärmeübertrageranordnung für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens zwei in Durchströmungsrichtung hintereinander angeordneten Wärmeübertragern.
In der nicht vorveröffentlichten DE 195 43 986.4 ist ein Wärmeübertrager beschrieben, der einen Rippen/Rohrblock mit Flachrohren aufweist, deren Rohrenden zu jeweils rechteckigen Querschnitten aufgeweitet sind. Die Rohrenden sind derart aufgeweitet, daß diese mit ihren quer zur Längsrichtung von aufgesetzten Strömungskästen verlaufenden Wandungsabschnitten flächig aneinanderliegen, und daß die jeweils seitlichen, längsverlaufenden Wandungsabschnitte der Rohrenden miteinander fluchten und bündig mit den entsprechenden Wandungsbereichen der aufgesetzten Strömungskästen abschließen. Durch Verlötung der aneinanderschließenden Wandungsabschnitte und Wandungsbereiche wird die Abdichtung der Strömungskästen erreicht. Die Strömungskästen dienen als Sammel- oder Verteilerkästen. Die nicht vorveröffentlichte Patentanmeldung offenbart außerdem eine Wärmeübertrageranordnung mit zwei Wärmeübertragern, von denen der eine als Fahrzeugkühler und der andere als Kondensator ausgebildet ist. Diese beiden Wärmeübertrager sind in Durchströmungsrichtung der Luft unmittelbar hintereinander angeordnet und sind durch entsprechende Verbindungsmittel im Bereich der jeweiligen Stromungskästen miteinander verbunden.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Wärmeübertrager sowie eine Wärmeübertrageranordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine funktionssichere Herstellung sowie einen einfachen und platzsparenden Aufbau ermöglichen.
Für den Wärmeübertrager wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die einander benachbarten, querverlaufenden Wandungsabschnitte der Rohrenden formschlüssig aneinanderliegen. Dadurch ist es möglich, bereits bei der Vormontage des Wärmeübertragers, d.h. vor der Verlötung der einzelnen Bauteile, eine exakte Ausrichtung und Fixierung der Rohrenden aneinander zu erzielen. Toleranzen durch einen seitlichen Versatz einzelner Rohrenden können vermieden werden. Durch die formschlüssige Anlage der Wandungsabschnitte aneinander ergibt sich zudem eine vergrößerte Anlagefläche, die eine erhöhte Sicherheit der Lötverbindung zur Folge hat.
In Ausgestaltung der Erfindung liegen die den Strömungskästen zugewandten, längsverlaufenden Wandungsabschnitte der Rohrenden formschlüssig an korrespondierenden Wandungsbereichen der Strömungskästen an. Dadurch wird die Vormontage des Wärmeübertragers weiter verbessert, da auch die Strömungskästen - auf ihre Längsrichtung bezogen - exakt positioniert auf die Rohrenden aufgesetzt werden und in Längsrichtung durch den Formschluß fixiert gehalten werden können. Zudem gewährleistet die formschlüssige Anlage einen vergrößerten Anlageflächenbereich, der die Dichtheit und die Sicherheit der späteren Lötverbindung zwischen den Strömungskästen und den Rohrenden weiter verbessert.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Ecken der aufgeweiteten Rohrenden mit Radien zwischen 0 und 2 mm versehen. Dabei weisen die aufgeweiteten Rohrenden vorzugsweise eine rechteckige Form auf, die gemäß den zuvor beschriebenen Ausgestaltungen zusätzlich mit entsprechend verformten Wandungsabschnitten versehen sein können. Die bevorzugten Radien gewährleisten, daß zwischen den benachbarten Rohrenden auch im Bereich der Außenseiten lediglich äußerst schmale Spalte verbleiben, die vollständig durch das Lot beim Lötvorgang aufgefüllt werden können, so daß die dichte Lötverbindung untereinander und insbesondere zu den seitlichen Wandungsbereichen der Strömungskästen gewährleistet ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Rohrenden jeweils asymmetrisch zu Mittellängsebenen der zugeordneten Flachrohre aufgeweitet. Dadurch ist es möglich, spezielle Anordnungen der Bauteile des Wärmeübertragers zu verwirklichen, ohne die sichere Funktion des Wärmeübertragers zu beeinflussen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung entspricht der Umfang der Aufweitung jedes Rohrendes dem Umfang des zugeordneten Flachrohres zuzüglich oder abzüglich 30%. Die negative Relation zwischen dem Umfang jedes Flachrohres und dem Umfang des zugeordneten, aufgeweiteten Rohrendes ergibt sich insbesondere durch eine abschnittsweise doppelwandige Faltung der Wandung der Rohrenden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weisen die den benachbarten Rohrenden zugewandten querseitigen Wandungsabschnitte eine Höhe zwischen 0,3 und 2 mal einem Teilungsabstand der Flachrohre, nämlich 0,3T ≤ H1 ≤ 2T, auf. Dieser bevorzugte Dimensionierungsbereich ermöglicht eine sichere dichte Verbindung zwischen den Rohrenden sowie eine ausreichende Stabilität des gesamten Rippen/Rohrblockes.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Flachrohre relativ zur Symmetrieachse der aufgeweiteten Rohrenden schräg verlaufend ausgerichtet. Auch durch diese Ausgestaltung ist eine spezielle Anordnung des Wärmeübertragers in einem Kraftfahrzeug möglich, wobei insbesondere eine schräge Anordnung des Wärmeübertragers innerhalb eines Motorraumes des Kraftfahrzeugs - auf die normale Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs bezogen - vorteilhaft ist.
Für die Wärmeübertrageranordnung wird die erfindungsgemäße Aufgabe dadurch gelöst, daß den wenigstens zwei Wärmeübertragern auf gegenüberliegenden Seiten jeweils ein gemeinsames Seitenteil zugeordnet ist. Durch die gemeinsamen Seitenteile wird zum einen eine einfache und sichere Verbindung der Wärmeübertrager relativ zueinander und zum anderen eine exakte Positionierung relativ zueinander erreicht. Darüber hinaus ergibt sich eine vereinfachte Montage und Herstellung für die Wärmeübertrageranordnung mit einer reduzierten Anzahl von Bauteilen.
In Ausgestaltung der Erfindung sind die Strömungskästen von wenigstens einem Wärmeübertrager in ihren Seitenbereichen offen gestaltet, und die gegenüberliegenden Seitenteile sind jeweils mit wenigstens einem korrespondierenden Abschlußabschnitt versehen, die in die jeweiligen Seitenbereiche der Strömungskästen hineinragen und diese dicht abschließen. Dadurch ist es möglich, die Strömungskästen einfach zu gestalten, da diese als einfache U-Profile tiefgezogen werden können.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weisen die wenigstens zwei Wärmeübertrager gemeinsame, sich über die Gesamttiefe des Rippen/Rohrblockes erstreckende Rippen auf. Dadurch wird ein vereinfachter Aufbau der Wärmeübertrageranordnung erzielt, da die Anzahl der Bauteile reduziert ist und die Rippen direkt die Verbindung der Wärmeübertrager untereinander herstellen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Strömungskästen der wenigstens zwei Wärmeübertrager mit Anschlußstutzen versehen, die parallel zueinander und gleichsinnig gekrümmt ausgerichtet sind. Dadurch ist eine strömungsgünstige Anordnung der Anschlußstutzen gegeben, die zudem auch platzsparend wirkt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind zwischen den Rohren und/oder den Strömungskästen Isolationsspalte angeordnet. Diese Isolationsspalte dienen zur thermischen Isolierung der benachbarten Wärmeübertrager gegeneinander, wobei die Isolationsspalte die Rohre jeweils vorzugsweise über ihre gesamte Länge bis zu den jeweiligen Strömungskästen voneinander trennen. Diese Ausgestaltung erfaßt jedoch auch Isolationsspalte, die lediglich abschnittsweise zwischen den benachbarten Rohren und/oder Strömungskästen vorgesehen sind. Die Isolationsspalte weisen bevorzugte Breiten zwischen 1 und 10 mm auf.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung, die anhand der Zeichnungen dargestellt sind.
Fig. 1
zeigt eine Frontansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wärmeübertrageranordnung, die aus drei unterschiedlichen Wärmeübertragern zusammengesetzt ist,
Fig. 2
eine Seitenansicht der Wärmeübertrageranordnung nach Fig. 1,
Fig. 3
ein gemeinsames Seitenteil für die Wärmeübertrageranordnung nach den Fig. 1 und 2,
Fig. 4
eine Ansicht des Seitenteiles nach Fig. 3 in Richtung des Pfeiles IV in Fig. 3,
Fig. 5
einen Schnitt durch die Wärmeübertrageranordnung nach den Fig. 1 und 2 entlang der Schnittlinie V-V in Fig. 2,
Fig. 6
einen Schnitt durch eine weitere Wärmeübertrageranordnung nach Fig. 7 entlang der Schnittlinie VI-VI in Fig. 7,
Fig. 7
eine Seitenansicht der weiteren Wärmeübertrageranordnung, die zwei unterschiedliche Wärmeübertrager mit einem gemeinsamen Seitenteil aufweist,
Fig. 8
einen Längsschnitt durch die Wärmeübertrageranordnung nach Fig. 7,
Fig. 9
schematisch einen Querschnitt auf Höhe eine Rippen/Rohrblockes durch eine Wärmeübertrageranordnung ähnlich den Fig. 7 und 8,
Fig. 10
einen weiteren schematischen Querschnitt durch eine Wärmeübertrageranordnung ähnlich den Fig. 1, 2 und 5 im Bereich eines gemeinsamen Rippen/Rohrblockes,
Fig. 11
einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wärmeübertrageranordnung mit drei unterschiedlichen Wärmeübertragern, die strömungsgünstig und symmetrisch angeordnete Anschlußstutzen aufweisen,
Fig. 12
schematisch einen Ausschnitt eines Rippen/Rohrblockes im Bereich aufgeweiteter Rohrenden,
Fig. 13
einen weiteren Ausschnitt eines Rippen/Rohrblockes ähnlich Fig. 12 mit asymmetrisch aufgeweiteten Rohrenden,
Fig. 14
einen Ausschnitt eines Flachrohres gemäß Fig. 12 im Bereich seines aufgeweiteten Rohrendes,
Fig. 15
schematisch einen Schnitt durch einen als Strömungskasten dienenden Wasserkasten, der auf aufgeweitete Rohrenden von Flachrohren aufgesetzt ist,
Fig. 16
eine Draufsicht auf das Flachrohr nach Fig. 14 in Richtung des Pfeiles XVI in Fig. 14,
Fig. 16a
einen vergrößerten Ausschnitt des Flachrohres nach Fig. 16 in dem Bereich XVIa in Fig. 16,
Fig. 17
eine weitere Draufsicht in Fig. 16, jedoch auf ein asymmetrisch aufgeweitetes Flachrohr,
Fig. 18
einen Schnitt durch das Flachrohr gemäß Fig. 14 entlang der Schnittlinie XVIII in Fig. 14,
Fig. 19
einen Schnitt durch ein weiteres Flachrohr ähnlich Fig. 18,
Fig. 20
einen Schnitt durch das Flachrohr nach Fig. 14 im Bereich seines aufgeweiteten Rohrendes entlang der Schnittlinie XX-XX in Fig. 14,
Fig. 21
schematisch eine Draufsicht auf aufgeweitete Rohrenden eines Rippen/Rohrblockes,
Fig. 22
schematisch aufgeweitete Rohrenden eines weiteren Rippen/Rohrblockes ähnlich Fig. 21,
Fig. 23
schematisch eine Draufsicht auf aufgeweitete Rohrenden eines weiteren Rippen/Rohrblockes ähnlich Fig. 21,
Fig. 24
schematisch einen Querschnitt durch einen Wärmeübertrager im Bereich aufgeweiteter Rohrenden und eines aufgesetzten Strömungskastens,
Fig. 25
schematisch eine Darstellung ähnlich Fig. 24, wobei die formschlüssige Fixierung des Strömungskastens auf den aufgeweiteten Rohrenden anders gestaltet ist,
Fig. 26
schematisch aufgeweitete Rohrenden eines weiteren Rippen/Rohrblockes ähnlich den Fig. 21 bis 23, und
Fig. 27
schematisch eine Draufsicht auf einen Rippen/Rohrblock mit aufgeweiteten Rohrenden und schräggestellten Flachrohren.
Eine Wärmeübertrageranordnung 1 für ein Kraftfahrzeug gemäß den Fig. 1 bis 5 weist einen ersten Wärmeübertrager in Form eines Wasser/Luft-Kühlers, einen zweiten Wärmeübertrager in Form eines Ladeluftkühlers sowie einen dritten Wärmeübertrager in Form eines Kondensators auf. Die drei Wärmeübertrager sind parallel zueinander quer zur Fahrzeuglängsrichtung in einem Motorraum des Kraftfahrzeugs angeordnet, so daß sie in Durchströmungsrichtung des Fahrtwindes bei normaler Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs hintereinander angeordnet sind. Der Wasser/Luft-Kühler weist einen in Fig. 1 oberen, als Strömungskasten dienenden Wasserkasten 2 sowie einen unteren Wasserkasten 5 auf, wobei am unteren Wasserkasten 5 zwei Anschlußstutzen 9 und 10 für den Anschluß des Wasser/Luft-Kühlers an den entsprechenden Kühlwasserkreislauf angeordnet sind. Zwischen den beiden Wasserkästen 2 und 5 erstreckt sich ein Rippen/Rohrblock 4, dessen Aufbau und dessen Verbindung mit den Wasserkästen 2 und 5 nachfolgend noch näher beschrieben werden wird. Hinter dem Wasser/Luft-Kühler ist der Ladeluftkühler angeordnet, der einen als Strömungskasten dienenden oberen Luftkasten 3 sowie einen entsprechenden unteren Luftkasten 6 aufweist Zwischen den beiden Luftkästen 3 und 6 ist analog zum Wasser/Luft-Kühler ein nicht näher dargestellter Rippen/Rohrblock vorgesehen, dessen Aufbau und dessen Verbindung mit den Luftkästen 3 und 6 dem entsprechenden Aufbau des Wasser/Luft-Kühlers entspricht. Hinter dem Ladeluftkühler ist der Kondensator positioniert, der einen oberen Strömungskasten 13 sowie einen unteren Strömungskasten 14 und einen zwischen diesen Strömungskästen 13, 14 verlaufenden und nicht näher bezeichneten Rippen/Rohrblock aufweist. Jeder Strömungskasten 13, 14 wird durch zwei zu einem runden Hohlkammerprofil zusammengesetzte Halbschalen gebildet, wobei jeweils eine Halbschale einen Boden des jeweiligen Strömungskastens 13, 14 darstellt und mit Einzügen zur dichten Anbindung an Rohrenden der Flachrohre versehen ist. Seitlich sind die Strömungskästen 13, 14 jeweils durch einen Deckeleinsatz dicht verschlossen.
Sowohl der Rippen/Rohrblock des Ladeluftkühlers als auch der Rippen/Rohrblock des Wasser/Luft-Kühlers sind aus einer Vielzahl von zueinander parallelen Flachrohren sowie zwischen diesen angeordneten Wellrippen zusammengesetzt. Die gegenüberliegenden Rohrenden der Flachrohre sind jeweils rechteckig aufgeweitet, so daß die Rohrenden gemäß Fig. 1 in jeweils einer Reihe mit ihren in Längsrichtung der Strömungskästen gesehen querverlaufenden Wandungsabschnitten flächig und dicht aneinanderliegen. Die längsverlaufenden Wandungsabschnitte der aufgeweiteten Rohrenden verlaufen jeweils in einer Flucht zueinander. An diesen längsverlaufenden Wandungsabschnitten der Rohrenden, die jeweils die Außenseiten des Rippen/Rohrblockes bilden, liegen korrespondierende, längsverlaufende Wandungsbereiche der Strömungskästen flächig und bündig abschließend an. Die aufgeweiteten Rohrenden bilden somit direkt die
Figure 00100001
Böden" der Strömungskästen, so daß das zusätzliche Vorsehen von Böden im Bereich der Strömungskästen vermieden wird. Der beschriebene Aufbau der Wärmeübertrager entspricht der Gestaltung der Rohrenden und dem Aufsetzen der Strömungskästen, wie es in der nicht vorveröffentlichten DE 195 43 986.4 beschrieben ist.
Die Strömungskästen sowohl des Ladeluftkühlers als auch des Wasser/Luft-Kühlers sind an ihren gegenüberliegenden Seitenbereichen jeweils offen gestaltet. Den seitlichen Abschluß dieser Seitenbereiche der Strömungskästen übernimmt jeweils ein Abschlußabschnitt 15, 16, 18, 19 eines Seitenteiles 11, 12, das sich einstückig über die gesamte Tiefe der Wärmeübertrageranordnung und damit über alle drei Wärmeübertrager erstreckt. Die beiden Seitenteile 11, 12 begrenzen die Rippen/Rohrblöcke des Wasser/Luft-Kühlers, des Ladeluftkühlers und des Kondensators auf gegenüberliegenden Seiten. Die Abschlußabschnitte 15, 16, 18, 19 jedes Seitenteiles 11, 12 ragen in Verlängerung der Seitenteile jeweils in die Seitenbereiche der Strömungskästen hinein ab, wobei die Außenkonturen der Abschlußabschnitte 15, 16, 18, 19 jeweils exakt an die Innenkonturen der Seitenbereiche der Strömungskästen angepaßt sind, so daß sich eine umlaufend dichte Anlage der Abschlußabschnitte 15, 16, 18, 19 an den entsprechenden Innenwandungen der Strömungskästen ergibt.
Zur Stabilisierung der Abschlußabschnitte 15, 16, 18, 19 sowie zur Vergrößerung der flächigen, umlaufenden Anlage der Abschlußabschnitte 15, 16, 18, 19 an den jeweiligen Innenwandungen der Strömungskästen weisen diese in ihrem Randbereich jeweils einen längs der Wandungen der Strömungskästen verlaufenden Anlagesteg auf, der rechtwinklig zu der Fläche des jeweiligen Seitenteils 11, 12 und damit parallel zu den Innenwandungen des jeweiligen Strömungskastens abragt. Im Bereich der Strömungskästen 13, 14 des Kondenstators weisen die Seitenteile 11, 12 lediglich einen Anlageabschnitt 17 auf, der sich an einer Unterkante der jeweiligen Halbschale der Strömungskästen 13, 14 abstützt und somit keine seitliche Dichtfunktion übernimmt. Wie bereits beschrieben, werden die seitlichen Dichtfunktionen der Strömungskästen 13, 14 durch entsprechende seitliche Schließdeckel erfüllt, die in die Hohlkammerprofile der Strömungskästen 13, 14 dicht eingesetzt sind. Die beiden Seitenteile 11, 12 werden für die Montage der Wärmeübertrageranordnung von gegenüberliegenden Seiten her an die Rippen/Rohrblöcke angesetzt und gleichzeitig mit ihren Abschlußabschnitten 15, 16, 18, 19 axial - auf die Längsrichtung der Strömungskästen bezogen - in die Strömungskästen eingesetzte Durch eine Spannvorrichtung wie Spannbänder oder ähnliches wird die gesamte Wärmeübertrageranordnung einschließlich der Seitenteile 11, 12 in Querrichtung der Rippen/Rohrblöcke auf Druck belastet und anschließend in einem gemeinsamen Lötprozeß dicht verlötet. Voraussetzung hierfür ist selbstverständlich, daß alle Bauteile der Wärmeübertrageranordnung 1 aus Metallblech, vorzugsweise einer Aluminiumlegierung, hergestellt sind. Wenigstens die jeweils dicht zusammenzufügenden Abschnitte der einzelnen Bauteile der Wärmeübertrageranordnung sind entsprechend lotplattiert. Um die Seitenteile 11, 12 bereits im Vormontagestadium in den Seitenbereichen der Strömungskästen zu fixieren, sind an den gegenüberliegenden Stirnkanten der Strömungskästen jeweils Haltekrallen vorgesehen, die beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 mit den Bezugszeichen 26 versehen sind. Diese werden nach dem axialen Einschieben der Abschlußabschnitte der Seitenteile 11, 12 nach innen gebogen, wobei sie in entsprechende Aussparungen der Anlagestege der Abschlußabschnitte 15, 16, 18, 19 eingreifen. Auch ohne die beschriebene Spannvorrichtung wird somit über die Seitenteile 11, 12 bereits eine Fixierung der Strömungskästen des Ladeluftkühlers und des Wasser/Luft-Kühlers relativ zu den zugehörigen Rippen/Rohrblöcken und relativ zu den Seitenteilen 11, 12 erzielt.
Wie aus der Darstellung nach Fig. 5 erkennbar ist, ergibt sich durch das direkte Aufsetzen der Strömungskästen auf die aufgeweiteten Rohrenden einerseits und das Vorsehen von gemeinsamen, jeweils einstückigen Seitenteilen 11, 12 andererseits ein äußerst schmalbauender, kompakter Aufbau der Wärmeübertrageranordnung, wobei zwischen den einzelnen Flachrohren 21, 22, 24 des Kondensators, des Ladeluftkühlers und des Wasser/Luft-Kühlers und damit zwischen den jeweiligen Rippen/Rohrblöcken lediglich äußerst geringe Abstände verbleiben. Da der Ladeluftkühler und der Wasser/Luft-Kühler im Bereich der Strömungskästen voneinander getrennt sind, ergibt sich in diesen Bereichen eine gute thermische Isolierung zwischen den benachbarten Strömungskästen. Aus Fig. 5 ist zudem erkennbar, daß die Flachrohre 21 des Kondensators durch einen Boden 20 des zugehörigen Strömungskastens 13 hindurchragen und mittels dieses Bodens 20 in dem Strömungskasten 13 festgelegt sind.
Eine weitere Wärmeübertrageranordnung gemäß den Fig. 6 bis 8 weist lediglich zwei hintereinander angeordnete Wärmeübertrager auf, von denen der eine als Wasser/Luft-Kühler und der andere als Kondensator ausgebildet sind. Der Wasser/Luft-Kühler entspricht in seinem Aufbau dem zuvor anhand der Fig. 1 bis 5 ausführlich beschriebenen Wasser/Luft-Kühler der Wärmeübertrageranordnung 1, so daß hierzu keine weitere Erläuterung notwendig ist. Gleiches gilt für den Aufbau des Kondensators nach den Fig. 6 bis 8. Dem Wasser/Luft-Kühler und dem Kondensator sind ebenfalls auf gegenüberliegenden Seiten zwei gemeinsame Seitenteile 12a zugeordnet, die grundsätzlich entsprechend den Seitenteilen 11 und 12, jedoch für lediglich zwei Wärmeübertrager ausgelegt, gestaltet sind. Jedes Seitenteil 12a weist lediglich jeweils einen Abschlußabschnitt 16a für den jeweiligen Seitenbereich des Wasserkastens des Wasser/Luft-Kühlers auf, die analog der Ausgestaltung nach den Fig. 1 bis 5 mit Hilfe von Haltekrallen 26 in den Seitenbereichen fixiert und anschließend dicht mit den Wasserkästen verlötet sind. Der kompakte Aufbau der Wärmeübertrageranordnung sowie die analoge Gestaltung zu der Wärmeübertrageranordnung nach Fig. 1 bis 5 ist im übrigen den Zeichnungen Fig. 6 bis 8 entnehmbar, wobei für gleiche Bauteile auch gleiche Bezugszeichen, lediglich unter Hinzufügung des Buchstabens a verwendet wurden.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 ist eine Wärmeübertrageranordnung ähnlich den Fig. 6 bis 8 ausschnittsweise dargestellt, die sich vorzugsweise ebenfalls aus einem Wasser/Luft-Kühler und einem Kondensator zusammensetzt. Wesentlicher Unterschied zum Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 bis 8 ist es, daß diese Wärmeübertrageranordnung einen gemeinsamen Rippen/Rohrblock aufweist, in dem zwar die Flachrohre 21b des Kondensators einerseits und die Flachrohre 24b des Wasser/Luft-Kühlers andererseits voneinander getrennt sind, die aber gemeinsame und über die gesamte Tiefe der Wärmeübertrageranordnung durchgehende Wellrippen 27 aufweist. Die Wellrippen 27 weisen somit die gleiche Breite wie die sich ebenfalls über die gesamte Wärmeübertrageranordnung erstreckenden Seitenteile 12b auf.
Die Wärmeübertrageranordnung gemäß Fig. 10 ist analog der Wärmeübertrageranordnung nach Fig. 9 ebenfalls mit einem gemeinsamen Rippen/Rohrblock versehen, wobei Wellrippen 28 sich über die gesamte Tiefe der Wärmeübertrageranordnung erstrecken. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind jedoch erneut drei Wärmeübertrager, vorzugsweise in Form eines Wasser/Luft-Kühlers, eines Ladeluftkühlers und eines Kondensators, in der Wärmeübertrageranordnung kombiniert und durch jeweils über die gesamte Tiefe der Wärmeübertrageranordnung durchgehende, einstückige Seitenteile 12c analog dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 5 zusammengehalten. Bei dieser Wärmeübertrageranordnung sind somit die Flachrohre 24c des ersten Wärmeübertragers, die Flachrohre 22c des zweiten Wärmeübertragers und die Flachrohre 21c des dritten Wärmeübertragers jeweils in geringen Abständen zueinander angeordnet. Diese Flachrohre 21c, 22c, 24c sind jedoch durch jeweils zwischen diesen parallel verlaufende und sich über die gesamte Breite aller Flachrohre 21c, 22c, 24c erstreckende Wellrippen 28 miteinander verbunden.
Die Wärmeübertrageranordnung 29 gemäß Fig. 11 entspricht in ihrem Aufbau grundsätzlich dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 5 oder Fig. 10. Ein Wasser/Luft-Kühler weist Flachrohre 30 eines nicht näher dargestellten Rippen/Rohrblockes auf, auf deren aufgeweitete Rohrenden direkt Wasserkästen 35 aufgesetzt sind. Die Wasserkästen 35 sind identisch und symmetrisch zueinander gestaltet und weisen jeweils einen Anschlußstutzen 37 auf, die sich gemäß der Darstellung nach Fig. 11 parallel zueinander in der gleichen Richtung erstrecken. Der Ladeluftkühler weist analog zu dem Wasser/Luft-Kühler gestaltete Flachrohre 31 eines zugeordneten Rippen/Rohrblockes auf, auf deren aufgeweitete Rohrenden auf gegenüberliegenden Seiten jeweils ein Luftkasten 34 aufgesetzt ist. Auch die Luftkästen 34 auf den gegenüberliegenden Seiten des Ladeluftkühlers sind identisch und symmetrisch zueinander gestaltet, wobei beide Luftkästen jeweils einen Anschlußkrümmer aufweisen, der jeweils oberhalb bzw. unterhalb des jeweiligen Wasserkastens 35 derart symmetrisch zu dem Wasser/Luft-Kühler gekrümmt ist, daß die eingesetzten Anschlußstutzen 36 parallel zu den Anschlußstutzen 37 des Wasser/Luft-Kühlers ausgerichtet sind. Dadurch ergibt sich für die Wärmeübertrageranordnung eine besonders strömungsgünstige Ausgestaltung. Aufgrund des symmetrischen, identischen Aufbaus der gegenüberliegenden Strömungskästen ist eine vereinfachte Herstellung der Wärmeübertrageranordnung in besonders hohen Stückzahlen ermöglicht. Der Kondensator, der aus Strömungskästen 33 und einem Flachrohre 32 aufweisenden Rippen/Rohrblock zusammengesetzt ist, ist ebenfalls symmetrisch zu einer Mittelquerebene (strichpunktiert dargestellt) der Wärmeübertrageranordnung aufgebaut. Die einzelnen Wärmeübertrager nach Fig. 11 sind durch gemeinsame Seitenteile und/oder über die gesamte Tiefe der Wärmeübertrageranordnung 29 verlaufende Wellrippen zu einem Gesamtblock analog den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen miteinander fest verbunden. Für alle Ausführungsbeispiele gilt, daß alle Bauteile der Wärmeübertrager und der Wärmeübertrageranordnung für eine Verlötung in einem gemeinsamen Lötprozeß aus Metall hergestellt sind.
Die Wärmeübertrageranordnungen nach den Fig. 8 bis 11 weisen zum einen Strömungskästen (Wasserkasten 2a und Strömungskasten 13a nach Fig. 8 sowie Wasserkasten 35, Luftkasten 34 und Strömungskasten 33 nach Fig. 11) auf, die jeweils durch Isolationsspalte SP1, SP4 voneinander getrennt sind. Dabei ist zwischen dem Wasserkasten 2a und dem Strömungskasten 13a nach Fig. 8 lediglich ein schmaler Isolationsspalt SP1 von ca. 1 mm vorgesehen, der Isolationsspalt zwischen dem Wasserkasten 35 und dem Luftkasten 34 ist wesentlich größer gestaltet. Die Isolationsspalte sollen Wärmeübergänge zwischen den im Betrieb unterschiedlich heißen oder warmen Strömungskästen vermeiden.
Ergänzend oder alternativ sind zwischen den Rohren 21b, 24b weitere Isolationsspalte SP2 sowie zwischen den Rohren 21c, 22c, 24c jeweils Isolationsspalte SP2 und SP3 vorgesehen, die zur thermischen Isolierung der benachbarten Rohrblöcke dienen (Fig. 9, 10). In gleicher Weise sind bei der Wärmeübertrageranordnung nach Fig. 11 Isolationsspalte SP2, SP3 zwischen den Rohren 31, 32 bzw. 30, 31 vorgesehen.
Alle Isolationsspalte weisen eine Breite zwischen 1 mm und 10 mm auf.
Ein Wärmeübertrager, wie er anhand der Wasser/Luft-Kühler sowie anhand der Ladeluftkühler der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele offenbart ist, kann verschiedene Details aufweisen, wodurch sich für einen Wärmeübertrager mit einem grundsätzlich bereits beschriebenen Aufbau die nachfolgend anhand der Fig. 12 bis 27 aufgeführten Ausgestaltungen ergeben. Diese Details können entweder für sich oder in wahlweiser Kombination die jeweiligen Ausgestaltungen von Wärmeübertragern ergeben.
Gemäß Fig. 12 sind die aufgeweiteten Rohrenden des Rippen/Rohrblockes eines Wärmeübertragers, wie er zuvor grundsätzlich beschrieben worden ist, mit einer rechteckigen Auftulpung A versehen, wie sie in Fig. 20 dargestellt ist. Dabei ist die Breite L (Fig. 14) der längsverlaufenden Wandungsabschnitte jeder Auftulpung A geringer als die Breite B2 (Fig. 14) der zugehörigen Flachrohre. Die in Längsrichtung der Strömungskästen verlaufenden längsseitigen Wandungsabschnitte weisen eine Breite B1 auf, die dem Teilungsabstand T des Rippen/Rohrblockes entspricht. Die Höhe H1 der querverlaufenden Wandungsabschnitte der Auftulpungen A, die der Höhe der Anlagefläche dieser Wandungsabschnitte aneinander entspricht, liegt zwischen 0,3 und 2 mal dem Teilungsabstand T des Rippen/Rohrblockes, wobei die Auswahl aus diesem Bereich abhängig von jeweiligen Anforderungen an den Wärmeübertrager gewählt wird.
Der Übergangsbereich jeder Auftulpung A zwischen dem normalen Flachrohrquerschnitt und dem jeweiligen Stirnende des aufgeweiteten Rohrendes weist einen Neigungswinkel W - auf die Fläche des querverlaufenden Wandungsabschnittes der Auftulpung A bezogen - auf, der zwischen 5° und 90°, vorzugsweise jedoch zwischen 25° und 65° liegt. Dabei kann der Übergangsbereich entweder als schiefe Ebene oder aber lediglich als direkter Anschluß zweier Radien - vom Flachrohr aus einerseits und von der Auftulpung her andererseits - vorgesehen sein. In diesem Fall wird der Neigungswinkel W dann durch die gemeinsame Tangente der beiden Radien bestimmt. Wie aus Fig. 15 erkennbar ist, ist die Höhe H2 der längsseitigen Wandungsabschnitte jeder Auftulpung A, die zur flächigen Lötanlage der korrespondierenden Wandungsbereiche des jeweiligen Strömungskastens S dient, geringer als die Höhe H1 der querseitigen Wandungsabschnitte, wobei das Verhältnis dieser Höhe H1 und H2 sich aus dem Grad der Auftulpung A relativ zum Flachrohr F ergibt. Der Grad der Auftulpung definiert sich unter anderem aus dem Verhältnis der Umfänge der Auftulpung A einerseits und des zugehörigen Flachrohres F andererseits. Der Umfang der Auftulpung A ist gemäß bevorzugten Ausführungsbeispielen so dimensioniert, daß er dem Umfang des zugehörigen Flachrohres F plus oder minus 30% entspricht.
Die Ecken der rechteckigen Auftulpungen A der Flachrohre weisen vorzugsweise einen Außenradius Ra und einen Innenradius Ri (Fig. 16) auf, die zwischen 0 und 2 mm liegen. Der Außenradius Ra ist dabei so bemessen, daß zwischen den benachbarten Rohrenden und den Seitenwandungen der Strömungskästen nur sehr schmale Fugen verbleiben, die im Lötofen durch das fließende Lot vollständig und dicht ausgefüllt werden.
Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 13 und 17 sind die Rohrenden der Flachrohre F des Rippen/Rohrblockes asymmetrisch aufgeweitet, wodurch sich zu einer Mittellängsebene jedes Flachrohres F versetzte Auftulpungen AS ergeben. Die benachbarten Auftulpungen AS sind gemäß Fig. 13 aneinandergesetzt, um die gegenseitige dichte Verbindung zu erzielen.
Die Flachrohre bilden entweder gemäß dem Flachrohr F1 nach Fig. 19 einen einzelnen, durchgehenden Strömungskanal, oder aber sind gemäß dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 14 bis 18 mit zwei voneinander getrennten Strömungskanälen (FS1, FS2) versehen, wobei das dargestellte Flachrohr F durch entsprechende längsverlaufende Sicken N auf gegenüberliegenden Seiten gestaltet ist. Die beiden Strömungskanäle können auch durch ein entsprechend extrudiertes Aluminiumprofil geschaffen werden. Bei einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind mehr als zwei Strömungskanäle in einem Flachrohr vorgesehen.
Anhand der schematischen Darstellungen nach den Fig. 21 bis 27 sind verschiedene Ausführungsbeispiele dargestellt, die die bodenlosen" Wärmeübertrager, bei denen Strömungskästen direkt auf die aufgeweiteten Rohrenden des Rippen/Rohrblockes aufgesetzt sind, weiter verbessern. Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 21 bis 23 und 26 wird eine formschlüssige Fixierung der aufgeweiteten Rohrenden aneinander quer zur Längsrichtung der nicht dargestellten Strömungskästen durch eine entsprechende Formgebung der querseitigen Wandungsabschnitte der aufgeweiteten Rohrenden A1, A2, A3 und A6 erzielt. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 21 sind die Wandungsabschnitte jeweils korrespondierend bogenförmig gekrümmt. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 22 sind sie wellenförmig gekrümmt. Die Wandungsabschnitte des Ausführungsbeispiels nach Fig. 23 weisen bogenförmige Krümmungen auf, die zwischen geradlinigen Stegen der Wandungsabschnitte verlaufen. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 26 verlaufen die Wandungsabschnitte ebenfalls wellenförmig, wobei die Wellenform sich bis zu den querseitigen Wandungsabschnitten hin erstreckt und nicht in geradlinige Stege übergeht, wie dies beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 22 der Fall ist.
Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 24 und 25 sind die querseitigen Wandungsabschnitte der aufgeweiteten Rohrenden A4 und A5 gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 20 unverändert geradlinig und eben gestaltet. Dafür sind die längsseitigen Wandungsabschnitte V-förmig nach außen aufgeweitet. Ergänzend sind die korrespondierenden Wandungsbereiche S1 des aufgesetzten Strömungskastens zickzackartig gestaltet, so daß sich zwischen den aufgeweiteten Rohrenden A4 und den Wandungsbereichen des jeweiligen Strömungskasten 1 ein Formschluß in Längsrichtung des Strömungskastens ergibt. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 25 ist anstelle einer V-förmigen Aufweitung eine wellenförmige Aufweitung der längsseitigen Wandungsabschnitte der aufgeweiteten Rohrenden A5 vorgesehen. Die korrespondierenden Wandungsbereiche des Strömungskastens S2 sind analog wellenförmig gekrümmt, wodurchsich in gleicher Weise ein Formschluß zwischen dem Strömungskasten S2 und den Rohrenden A5 ergibt, wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 24.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 27 sind die Auftulpungen A der Flachrohre F2 schräg, vorzugsweise etwa diagonal, versetzt zu den Mittellängsebenen der Flachrohre F2, wodurch sich in der bündigen Aneinanderreihung der Rohrenden die gezeigte parallele und schräge Ausrichtung der Flachrohre F2 ergibt.

Claims (19)

  1. Wärmeübertrager für ein Kraftfahrzeug mit einem Rippen/Rohrblock, dessen Flachrohre auf gegenüberliegenden Seiten mit derart aufgeweiteten Rohrenden versehen sind, daß querverlaufende, einander benachbarte Wandungsabschnitte der Rohrenden flächig aneinanderliegen und die Rohrenden in einer Reihe miteinander fluchten, wobei auf die Rohrenden auf beiden Seiten jeweils ein Strömungskasten bündig abschließend mit entsprechenden längsverlaufenden Wandungsabschnitten der Rohrenden aufgesetzt ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die einander benachbarten, querverlaufenden Wandungsabschnitte der Rohrenden (A1, A2, A3, A6) formschlüssig aneinanderliegen.
  2. Wärmeübertrager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Strömungskästen (S1, S2) zugewandten, längsverlaufenden Wandungsabschnitte der Rohrenden (A4, A5) formschlüssig an korrespondierenden Wandungsbereichen der Strömungskästen (S1, S2) anliegen.
  3. Wärmeübertrager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugewandten, querverlaufenden Wandungsabschnitte benachbarter Rohrenden (A2) mit zueinander korrespondierenden, wellen- oder bogenförmigen Krümmungen versehen sind.
  4. Wärmeübertrager nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die längsverlaufenden Wandungsabschnitte der Rohrenden (A4, A5) mit jeweils wenigstens einer aus der Flucht der Wandungsabschnitte abragenden Krümmung oder Ecke versehen sind, und daß die zugeordneten Wandungsbereiche der Strömungskästen (S1, S2) entsprechend gegensinnig gekrümmt oder gezackt verlaufen.
  5. Wärmeübertrager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ecken der aufgeweiteten Rohrenden (A) mit Radien (Ri, Ra) zwischen 0 und 2 mm versehen sind.
  6. Wärmeübertrager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrenden (AS) jeweils asymmetrisch zu einer Mittelebene des zugeordneten Flachrohres (7) aufgeweitet sind.
  7. Wärmeübertrager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfang der Aufweitung (A) jedes Rohrendes dem Umfang des zugeordneten Flachrohres (F, F1) zuzüglich oder abzüglich 30% entspricht.
  8. Wärmeübertrager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Übergangsbereich zwischen der Aufweitung des Rohrendes und einem Flachrohrmantel in einem Winkel (W) zwischen 5° und 90°, vorzugsweise zwischen 25° und 65°, zu dem querseitigen Wandungsabschnitt der Aufweitung geneigt ist.
  9. Wärmeübertrager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Erstreckung (L) der querverlaufenden Wandungsabschnitte geringer ist als die Breite (B2) der Flachrohre.
  10. Wärmeübertrager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die den benachbarten Rohrenden zugewandten querverlaufenden Wandungsabschnitte eine Höhe (H1) zwischen 0,3 und 2 mal einem Teilungsabstand (T) der Flachrohre, nämlich 0,3T ≤ H1 ≤ 2T aufweisen.
  11. Wärmeübertrager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe (H2) der Lötfläche der dem Sammelkasten (S) zugewandten längsverlaufenden Wandungsabschnitte geringer ist als die Höhe (H1) der querverlaufenden Wandungsabschnitte.
  12. Wärmeübertrager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flachrohre (F2) relativ zu Symmetrieachsen der Aufweitungen (A) der Rohrenden schräg verlaufend ausgerichtet sind.
  13. Wärmeübertrageranordnung für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens zwei in Durchströmungsrichtung hintereinander angeordneten Wärmeübertragern nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß den wenigstens zwei Wärmeübertragern auf gegenüberliegenden Seiten jeweils ein gemeinsames Seitenteil (11, 12, 12a) zugeordnet ist.
  14. Wärmeübertrageranordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungskästen (2, 3, 5, 6, 2a) von wenigstens einem Wärmeübertrager in ihren Seitenbereichen offen gestaltet sind, und daß die gegenüberliegenden Seitenteile (11, 12, 12a) jeweils mit wenigstens einem korrespondierenden Abschlußabschnitt versehen sind, die in die jeweiligen Seitenbereiche der Strömungskästen (2, 3, 5, 6, 2a) hineinragen und diese dicht abschließen.
  15. Wärmeübertrageranordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkonturen der Abschlußabschnitte an die korrespondierenden Innenkonturen der Seitenbereiche der Strömungskästen (2, 3, 5, 6, 2a) angepaßt sind.
  16. Wärmeübertrageranordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 13 oder nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens zwei Wärmeübertrager gemeinsame, sich über die Gesamttiefe des Rippen/Rohrblockes erstreckende Rippen (27, 28) aufweisen.
  17. Wärmeübertrageranordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 13 oder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flachrohre (F) wenigstens eines Rippen/Rohrblockes jeweils wenigstens zwei zueinander parallele Strömungskanäle (FS1, FS2) bilden.
  18. Wärmeübertrageranordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 13 oder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungskästen (34, 35) der wenigstens zwei Wärmeübertrager mit Anschlußstutzen (36, 37) versehen sind, die parallel zueinander und gleichsinnig gekrümmt sind.
  19. Wärmeübertrageranordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Rohren (21b, 24b; 21c, 22c, 24c; 30, 31, 32) und/oder den Strömungskästen (2a, 13a; 33, 34, 35) Isolationsspalte (SP1, SP2, SP3, SP4) angeordnet sind.
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