EP2273227A2 - Wärmetauscher, insbesondere für einen Verbrennungsmotor - Google Patents

Wärmetauscher, insbesondere für einen Verbrennungsmotor Download PDF

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EP2273227A2
EP2273227A2 EP10167882A EP10167882A EP2273227A2 EP 2273227 A2 EP2273227 A2 EP 2273227A2 EP 10167882 A EP10167882 A EP 10167882A EP 10167882 A EP10167882 A EP 10167882A EP 2273227 A2 EP2273227 A2 EP 2273227A2
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exchanger according
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Jörg BERGMILLER
Boris Kerler
Thomas Seeger
Mehmet Tosun
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Mahle Behr Industry GmbH and Co KG
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Behr Industrieanlagen GmbH and Co KG
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    • F28D2021/0094—Radiators for recooling the engine coolant

Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger, in particular for an internal combustion engine, according to the preamble of claim 1.
  • This object is achieved according to the invention for a heat exchanger mentioned above with the characterizing features of claim 1.
  • the number of rich is exactly four. It has been found that a very large number of rows entail an increasing expense in the cascading of the heat exchanger and the reject rates are higher. An optimal number of rows of tubes with simultaneously large depth of the net and low rejects is optimally achieved by the number of four rows of tubes,
  • an aluminum-based heat exchanger according to the invention is formed, for example from solder-plated aluminum sheets. This is done regularly a cassitation of the flat tubes and floors, depending on the embodiment, together with aluminum boxes for Vervoli direction of the collector. This cassetted or mechanically pre-assembled unit is placed in a soldering oven and soldered to a cohesively connected, fluid-tight heat exchanger,
  • all of the flat tubes of a row are each in alignment with a flat tube of a subsequent or preceding row. This results in an optimal utilization of the space and a particularly simple and effective way of arranging ribs between the flat tubes.
  • a maximum depth of the plurality of flat tubes in the main flow direction is at least as large as a maximum width of the flat tubes transverse to the main flow direction. This also includes the possibility of a substantially square cross-section of the pipe network with a. In an alternative embodiment, depending on requirements, it may be provided, however, that a maximum depth of the plurality of flat tubes in the main flow direction is smaller than a maximum width of the flat tubes transversely to the main flow direction.
  • the flat tubes have at least one subdivision running in their longitudinal direction, in particular in the form of a bead-like indentation. In this way, an improvement in the heat exchanger performance and / or an increase in pressure resistance is generally ensured.
  • the passages have at least one projection corresponding to the indentation. In addition to the task of sealing between passage and inserted flat tube can be ensured by the projection also a particularly good guidance and support in the course of Kassett ist.
  • a heat exchanger according to the invention may, depending on requirements, preferably be a coolant cooler or a charge air cooler of an internal combustion engine. It may also preferably be an evaporator of an air conditioner or condenser / gas cooler of an air conditioner.
  • a preferred embodiment of a heat exchanger according to the invention comprises a unit cassetted from solder-plated aluminum sheets and flat tubes, which is soldered in a material-locking manner in a soldering furnace,
  • Fig. 1 shows as a central component a bottom 1 of this heat exchanger. Not shown are a box, through which the bottom 1 is completed to a collector, and the inserted into the bottom 1 flat tubes.
  • the flat tubes (not shown) are formed as folded tubes of a solder-clad aluminum sheet, each having a central recess for forming a web for dividing the flat tube into two chambers. Alternatively, the flat tubes may also be formed as extruded profiles.
  • passages 2 are introduced in the form of punched, slot-shaped openings.
  • the passages 2 have at their center in each case symmetrically from the edge outgoing projections 2a, which correspond to the (not shown) indentation of the flat tubes.
  • a lowering direction T which is at the same time the main flow direction of a fluid flowing around the flat tubes
  • four rows a, b, c, d of flat tubes are arranged one behind the other.
  • the stacking direction of a respective row of the flat tubes runs the width direction B and in the direction of the longitudinal extent of the flat tubes or, perpendicular to the plane of the bottom 1 extends the longitudinal direction L.
  • Each of the rows a, b, c, d comprises a stack of exemplarily fourteen flat tubes which extends in the transverse direction or in the width direction B of the heat exchanger.
  • Recognizable are all of the flat tubes of one of the rows a, b, c, d respectively in alignment with a flat tube of a subsequent or a previous row a, b, c, d.
  • the longitudinal sides of the flat tubes extend parallel to the depth direction T.
  • All of the flat tubes form the net of the heat exchanger.
  • the exchange network is present in the depth direction T longer than in the width direction B (see in particular Fig. 2 ), so that a maximum depth TM in the plurality of flat tubes in the main flow direction is larger than a maximum width BM of the flat tubes transverse to the main flow direction T.
  • each of the rows a, b, c, d is surrounded by an embossed edge 3, whereby the rigidity of the bottom 1 is improved.
  • the bottom of the embodiment shown is the bottom of a coolant radiator, wherein the flat tubes are flowed through by the coolant and are surrounded by cooling air such as wind.
  • it may also be a charge air cooler or another heat exchanger, in particular for an internal combustion engine.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere für einen Verbrennungsmotor, umfassend eine Mehrzahl von Flachrohren, die parallel zueinander verlaufen und jeweils mit einer Längsseite in einer Haupiströmungsrichtung (T) eines Fluids ausgerichtet sind, und einen Boden (1), wobei in dem Boden (1) eine mehrzahl von Durchzügen (2) vorgesehen sind, in die die Flachrohre jeweils einmünden wobei wenigstens vier Reihen (a, b, c, d) von Flachrohren in der Hauptströmungsrichtung hintereinander angeordnet sind, die sämtlich in den Boden (1) münden.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere für einen Verbrennungsmotor, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Aus der Praxis des Baus von Wärmetauschern für Nutzfahrzeuge und Personenkraftwagen ist es bekannt, Flachrohre stapelartig in zwei parallelen Reihen hintereinander anzuordnen, wobei die Flachrohre beider Reihen in denselben Boden eines endseitigen Sammlers einmünden. Eine Hauptströmungsrichtung eines die Flachrohre umströmenden Fluids, beispielsweise Fahrtwind, verläuft dabei in einer Tiefenrichtung parallel zu den Längsseiten der Flachrohre. Bestehen Anforderungen dahingehend, die Bautiefe des Tauschernetzes in der Tiefenrichtung zu vergrößern, wurden bisher mehrere ein- oder zweireihige Wärmetauscher bzw. Netze von Tauscherrohren zu einem Paket aufeinander angeordnet.
  • Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Wärmetauscher anzugeben, der bei einfacher und kostengünstiger Bauweise eine kompakte Bauform aufweist. Diese Aufgabe wird für einen eingangs genannten Wärmetauscher erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelost. Durch die Anordnung von wenigstens vier Reihen von Flachrohren in der Hauptströmungsrichtung kann eine besonders große Tiefe des Wärmetauschers erreicht werden, so dass seine Bauform besonders kompakt ist. Das Einmünden sämtlicher der Flachrohrreihen in den gleichen Boden ermöglicht eine besonders kostengünstige Bauweise bei einfacher Vermeidung von für den Wärmeübertrag ungünstigen Zwischenräumen.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Anzahl der Reichen genau vier, Es hat sich herausgestellt, dass eine sehr große Anzahl von Reihen einen zunehmenden Aufwand bei der Kassettierung des Wärmetauschers mit sich bringt und die Ausschussraten höher werden. Eine optimale Anzahl von Rohrreihen bei gleichzeitig großer Tiefe des Netzes und geringem Ausschuss wird durch die Anzahl von vier Rohrreihen optimal erreicht,
  • Allgemein vorteilhaft ist ein erfindungsgemäßer Wärmetauscher auf Aluminiumbasis ausgebildet, zum Beispiel aus lotplattierten Aluminiumblechen. Hierbei erfolgt regelmäßig eine Kassettierung der Flachrohre und Böden, je nach Ausführungsform auch zusammen mit Kästen aus Aluminium zur Vervoliständigung der Sammler. Diese kassettierte bzw, mechanisch vormontierte Einheit wird in Lötofen verbracht und zu einem stoffschlüssig verbundenen, fluiddichten Wärmetauscher verlötet,
  • Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind sämtliche der Flachrohre einer Reihe jeweils in Flucht mit einem Flachrohr einer nachfolgenden oder vorhergehenden Reihe. Dies ergibt eine optimale Ausnutzung des Bauraums und eine besonders einfache und effektive Möglichkeit der Anordnung von Rippen zwischen den Flachrohren.
  • Bei einer je nach Anforderungen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine maximale Tiefe der Mehrzahl der Flachrohren in der Hauptströmungsrichtung wenigstens so groß wie eine maximale Breite der Flachrohre quer zu der Hauptströmungsrichtung. Dies schließt auch die Möglichkeit eines im Wesentlichen quadratischen Querschnitts des Rohrnetzes mit ein. Bei einer je nach Anforderung alternativen Ausführungsform kann es dagegen vorgesehen sein, dass eine maximale Tiefe der Mehrzahl von Flachrohren in der Hauptströmungsrichtung kleiner ist als eine maximale Breite der Flachrohre quer zu der Hauptströmungsrichtung.
  • Allgemein vorteilhaft kann es vorgesehen sein, dass die Flachrohre zumindest eine in ihrer Längsrichtung verlaufende Unterteilung aufweisen, insbesondere in Form einer sickenartigen Einbuchtung, Hierdurch wird allgemein eine Verbesserung der Tauscherleistung und/oder eine Erhöhung der Druckfestigkeit gewährleistet. In besonders bevorzugter Detailgestaltung haben die Durchzüge zumindest einen mit der Einbuchtung korrespondierenden Vorsprung. Neben der Aufgabe der Abdichtung zwischen Durchzug und eingestecktem Flachrohr kann durch den Vorsprung zudem eine besonders gute Führung und Halterung im Zuge der Kassettierung gewährleistet werden.
  • Ein erfindungsgemäßer Wärmetauscher kann je nach Anforderungen bevorzugt ein Kühlmitteikühler oder ein Ladeluftkühler eines Verbrennungsmotors sein. Er kann auch bevorzugt ein Verdampfer einer Klimaanlage oder Kondensator/Gaskühler einer Klimaanlage sein.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus dem nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie aus den abhängigen Ansprüchen.
  • Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben und anhand der anliegenden Zeichnungen näher erläutert.
    • Fig. 1
    zeigt eine räumliche Darstellung eines Bodens eines edindungs- gemäßen Wärmetauschers.
    Fig. 2
    zeigt eine Draufsicht auf den Boden aus Fig. 1.
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers umfasst eine aus lotplattierten Aluminiumblechen und Flachrohren kassettierte Einheit, die in einem Lötofen stoffschlüssig verlötet wird,
  • Fig. 1 zeigt als zentrales Bauteil einen Boden 1 dieses Wärmetauschers. Nicht dargestellt sind ein Kasten, durch den der Boden 1 zu einem Sammler komplettiert wird, sowie die in den Boden 1 eingesteckten Flachrohre. Die Flachrohre (nicht gezeigt) sind als gefaltete Rohre aus einem lotptattierten Aluminiumblech ausgebildet, die jeweils eine zentrale Einbuchtung zur Ausbildung eines Stegs zur Unterteilung des Flachrohres in zwei Kammern aufweisen. Alternativ können die Flachrohre auch als Strangpressprofile ausgeformt sein.
  • In den Boden 1 sind Durchzüge 2 in Form von gestanzten, schlitzförmigen Durchbrechungen eingebracht. Die Durchzüge 2 weisen in ihrer Mitte jeweils symmetrisch vom Rand ausgehende Vorsprünge 2a auf, die mit der (nicht gezeigten) Einbuchtung der Flachrohre korrespondieren.
  • In einer Tieferrichtung T, die zugleich die Hauptströmungsrichtung eines die Flachrohre umströmenden Fluids ist, sind jeweils vier Reihen a, b, c, d von Flachrohren hintereinander angeordnet. In Stapelrichtung einer jeweiligen Reihe der der Flachrohre verläuft die Breitenrichtung B und in Richtung der Längserstreckung der Flachrohre bzw, senkrecht zur Ebene des Bodens 1 verläuft die Längsrichtung L.
  • Jede der Reihen a, b, c, d umfasst einen Stapel von vorliegend beispielhaft vierzehn Flachrohren, der sich in Querrichtung bzw, in der Breitenrichtung B des Wärmetauschers erstreckt.
  • Erkennbar sind sämtliche der Flachrohre einer der Reihen a, b, c, d jeweils in Flucht mit einem Flachrohr einer nachfolgenden oder einer vorhergehenden Reihe a, b, c, d. Die Längsseiten der Flachrohre erstrecken sich parallel zu der Tiefenrichtung T.
  • Sämtliche der Flachrohre bilden insgesamt das Netz des Wärmetauschers. Das Tauschernetz ist vorliegend in der Tiefenrichtung T länger als in der Breitenrichtung B (siehe insbesondere Fig. 2), so dass eine maximale Tiefe TM in der Mehrzahl von Flachrohren in der Hauptströmungsrichtung größer ist als eine maximale Breite BM der Flachrohre quer zu der Hauptströmungsrichtung T.
  • Im vorliegender Ausführungsbeispiel ist jede der Reihen a, b, c, d von einem eingeprägten Rand 3 umfangen, wodurch die Steifigkeit des Bodens 1 verbessert ist.
  • Der Boden des gezeigten Ausführungsbeispiels ist der Boden eines Kühlmittelkühlers, wobei die Flachrohre von dem Kühlmittel durchströmt werden und von kühlender Luft wie zum Beispiel Fahrtwind umströmt werden. Es kann sich in alternativer Ausführung auch um einen Ladeluftkühler oder einen anderen Wärmetauscher, insbesondere für einen Verbrennungsmotor, harndeln.

Claims (8)

  1. Wärmetauscher, insbesondere für einen Verbrennungsmotor, umfassend
    eine Mehrzahl von Flachrohren, die parallel zueinander verlaufen und jeweils mit einer Längsseite in einer Hauptströmungsrichtung (T) eines Fluids ausgerichtet sind, und
    einen Boden (1), wobei in dem Boden (1) eine Mehrzahl von Durchzügen (2) vorgesehen sind, in die die Flachrohre jeweils einmünden,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass wenigstens vier Reihen (a, b, c, d) von Flachrohren in der Hauptströmungsrichtung hintereinander angeordnet sind, die sämtlich in den Boden (1) münden,
  2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Reihen (a, b, c, d) genau vier ist.
  3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche der Flachrohre einer Reihe jeweils in Flucht mit einem Flachrohr einer nachfolgenden oder vorhergehenden Reihe sind.
  4. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine maximale Tiefe (TM) der Mehrzahl von Flachrohre in der Hauptströmungsrichtung (T) wenigs- tens so groß ist wie eine maximale Breite (BM) der Flachrohre quer zu der Hauptströmungsrichtung.
  5. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine maximale Tiefe (TM) der Mehrzahl von Flachrohre in der Hauptströmungsrichtung kleiner ist als eine maximale Breite (BM) der Flachrohre quer zu der Hauptströmungsrichtung (T).
  6. Wärmetauscher nach der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, die Flachrohre zumindest eine in Längsrichtung (L) verlaufende Unterteilung aufweisen, insbesondere in Form einer sickenartigen Einbuchtung.
  7. Wärmetauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchzüge (2) zumindest einen mit der Einbuchtung kordespondierenden Vorsprung (2a) aufweisen.
  8. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher als Kühlmittelkühler, Ladeluftkühler, Verdampfer einer Klimaanlage oder Kondensator/Gaskühler einer Klimaanlage ausgebildet ist.
EP10167882.9A 2009-07-10 2010-06-30 Wärmetauscher, insbesondere für einen Verbrennungsmotor Withdrawn EP2273227A3 (de)

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