DE102005021931A1 - Heat exchanger block especially for vehicles has stabilizing metal strips clipped across the block - Google Patents

Heat exchanger block especially for vehicles has stabilizing metal strips clipped across the block Download PDF

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Abstract

A simplified construction heat exchanger block, especially for use in a vehicle, has parallel flat profile ducts (2) fitted with cooling ribs (3) and fitted between supply and collecting ducts. The block is stabilized by metal strips (10) clipped across the block and gripping the edges of the ducts via shaped tags. The strips are brazed into position with a minimum of skill.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher für Kraftfahrzeuge mit einem Rippen – Flachrohr – Block, bestehend aus wenigstens zwei Reihen aus Flachrohren mit dazwischen angeordneten Rippen, durch die Kühlluft hindurchströmt, wobei die Enden der Flachrohre eine Querschnittserweiterung aufweisen und mit ihren Breitseiten aneinander anliegen, um die eine Reihe zu bilden, sowie mit den Schmalseiten der einen Reihe zu den Schmalseiten der nächsten Reihe weisen, um den Rippen – Flachrohr – Block zu bilden, wobei die Enden in gegenüberliegende Sammel – oder Umlenkkästen münden, und wobei die Enden der Flachrohre mit Verbindungsrändern der Sammel – oder Umlenkkästen in Kontakt und mittels Löten verbunden sind.The The invention relates to a heat exchanger for motor vehicles with a ribbed flat tube block, consisting of at least two rows of flat tubes with in between arranged ribs, through the cooling air flowing, wherein the ends of the flat tubes have a cross-sectional widening and abut each other with their broadsides, around the one row to form, as well as with the narrow sides of the one row to the narrow sides the next Row point to the ribbed flat tube block form, wherein the ends open into opposite collection or deflection boxes, and wherein the ends of the flat tubes with connecting edges of the collecting or deflecting boxes in Contact and by soldering are connected.

Ein Wärmetauscher der beschriebenen Art ist aus der DE 199 27 607 A1 und auch aus der DE 101 32 153 A1 bekannt. Wärmetauscher, die die aufgeführten Merkmale aufweisen sind sehr kompakt, sehr leistungsfähig und sie besitzen auch ein vergleichsweise geringes Gewicht, da keine Rohrböden erforderlich sind. Oftmals werden sie als Ladeluftkühler verwendet.A heat exchanger of the type described is known from DE 199 27 607 A1 and also from the DE 101 32 153 A1 known. Heat exchangers that have the listed features are very compact, very powerful and they also have a comparatively low weight, since no tube plates are required. Often they are used as intercoolers.

Es gibt jedoch fertigungstechnische Probleme, da die Flachrohre der Flachrohrreihen mit ihren Schmalseiten unmittelbar aneinander anliegen und miteinander verlötet werden müssen. Wenn die Flachrohrenden nicht auf das Sorgfältigste für diese Verbindung vorbereitet sind, kann es zu Verschiebungen der Flachrohre in den Rohrreihen und zu Undichtigkeiten in den Lötverbindungen kommen.It However, there are manufacturing problems, since the flat tubes of the Flat tube rows with their narrow sides directly abut each other and soldered together Need to become. If the flat tube ends are not prepared in the most careful way for this connection There may be shifts of the flat tubes in the rows of tubes and leaks in the solder joints come.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, den Wärmetauscher aus dem Oberbegriff so weiterzubilden, dass die Montage vereinfacht und undichte Lötverbindungen weitgehend vermieden werden.The Object of the present invention is the heat exchanger from the preamble so educate that simplifies the installation and leaking solder joints be largely avoided.

Die Lösung dieser Aufgabe wird bei dem Wärmetauscher mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 erfindungsgemäß durch dessen Kennzeichen vollständig erreicht. Die Ansprüche 2 bis 8 betreffen vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen.The solution This object is achieved in the heat exchanger with the features of the preamble of claim 1 according to the invention by its plate completely reached. The requirements 2 to 8 relate to advantageous developments and refinements.

Weil an den Enden zwischen den Schmalseiten der Flachrohre der wenigstens zwei Flachrohrreihen ein im Wesentlichen flacher Blechstreifen eingefügt ist, der lotplattiert ist und der in Längsrichtung der Flachrohre einen aus der Ebene des Blechstreifens vorspringenden Anschlag bietet bzw. zur Verfügung stellt, kann die Montage des Rippen – Flachrohr – Blocks vereinfacht werden, weil die Flachrohre des Blocks auf einem einheitlichen Niveau zu liegen kommen. Das Verschieben der Flachrohre in Rohrlängsrichtung wird also vermieden. Ferner kann mit höherwertigen Lötverbindungen gerechnet werden, weil der Blechstreifen an den Flachrohrenden zusätzliches Lotmaterial zur Verfügung stellt.Because at the ends between the narrow sides of the flat tubes of at least two flat tube rows a substantially flat sheet metal strip is inserted, the solder is soldered and the longitudinal direction of the flat tubes offers a projecting from the plane of the metal strip stop or provides, Can be the assembly of the rib - flat tube block be simplified because the flat tubes of the block on a uniform Level to come to rest. Moving the flat tubes in the tube longitudinal direction is thus avoided. Furthermore, with higher quality solder joints can be expected, because the metal strip on the flat tube ends additional Lot material available provides.

Es ist vorgesehen, dass über die Länge der Flachrohre zwischen den Schmalseiten benachbarter Flachrohrreihen ein Abstand vorhanden ist, der der Dicke des Blechstreifens entspricht, so dass die Verbindung, insbesondere die Verlötung, der wenigstens zwei Flachrohrreihen nur im Bereich des Blechstreifens vorgenommen wird. Die Rippen des Blocks für die Kühlluft reichen trotz des erwähnten Abstandes über wenigstens zwei Flachrohrreihen hinweg.It is provided that over the length the flat tubes between the narrow sides of adjacent rows of flat tubes there is a distance equal to the thickness of the sheet metal strip, so that the connection, in particular the soldering, the at least two rows of flat tubes only in the area of the metal strip is made. The ribs of the Blocks for the cooling air last despite the mentioned Distance over at least two rows of flat tubes.

Es ist vorteilhaft, wenn der aus der Ebene des Blechstreifens vorspringende bzw. herausragende Anschlag für die Flachrohre dadurch geschaffen wird, dass der Blechstreifen in Abständen angeordnete und in entgegengesetzte Richtung weisende Ausformungen aufweist, die auf einer Geraden liegen.It is advantageous if the protruding from the plane of the metal strip or outstanding stop for the flat tubes is created by the sheet metal strip in intervals arranged and pointing in opposite directions formations which lie on a straight line.

Gleichartige Wirkungen werden dadurch erreicht, dass der Blechstreifen in Abständen angeordnete Laschen aufweist, die auf einer Geraden liegen und in entgegengesetzte Richtung weisen.similar Effects are achieved by arranging the metal strip at intervals Has tabs that lie on a straight line and in opposite directions Direction.

Wegen des Lotdepots ist es vorteilhaft, wenn der Blechstreifen vorzugsweise beidseitig lotplattiert ist.Because of the solder deposit, it is advantageous if the metal strip preferably Lotplattiert on both sides.

Es ist weiter vorgesehen, dass der eine Längsrand des Blechstreifens über dem Niveau der Flachrohrenden liegt.It is further provided that the one longitudinal edge of the metal strip over the Level of the flat tube ends is.

Die vorgeschlagene Ausbildung ist vorzugsweise bei solchen Wärmetauschern vorgesehen, bei denen die Querschnittserweiterung der Flachrohrenden mittels Trennschnitts in den Schmalseiten und Abbiegens der Breitseiten der Flachrohrenden ausgeführt wird.The Proposed training is preferably in such heat exchangers provided in which the cross-sectional widening of the flat tube ends by separating cut in the narrow sides and bending the broadsides the flat tube ends executed becomes.

Es ist ferner von Vorteil, wenn der Blechstreifen so verformt wird, dass er gleichzeitig die Flachrohrenden beider Rohrreihen zusammenhält. Er weist dazu beispielsweise Klammern auf, die jeweils zwei Schmalseiten zweier Flachrohre zusammenhalten.It is also advantageous if the sheet metal strip is deformed, that he holds together the flat tube ends of both rows of tubes at the same time. He points For example, on brackets, each with two narrow sides hold together two flat tubes.

Weitere Merkmale und Wirkungen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. Es wird Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen genommen. Die einzelnen Figuren zeigen Folgendes:Further Features and effects will be apparent from the following description of exemplary embodiments. Reference is made to the accompanying drawings. The single ones Figures show the following:

1 Perspektivischer Blick auf einen Teil des Wärmetauschers; 1 Perspective view of a part the heat exchanger;

2 Blechstreifen verschiedener Ausbildung; 2 Sheet metal strips of various types;

3 Teilansicht eines Längsschnittes durch den Wärmetauscher; 3 Partial view of a longitudinal section through the heat exchanger;

4 und 5 zeigen Detailansichten; 4 and 5 show detail views;

6 Blick auf die Flachrohrenden eines Blockes; 6 View of the flat tube ends of a block;

7 Perspektivischer Blick auf einen kompletten Wärmetauschers; 7 Perspective view of a complete heat exchanger;

8 Ansicht einer anderen Ausführung; 8th View of another embodiment;

9 Ansicht einer weiteren Ausführung; 9 View of another embodiment;

Der Wärmetauscher ist ein luftgekühlter Ladeluftkühler für Kraftfahrzeuge, der im Ausführungsbeispiel lediglich aus zwei Reihen von Flachrohren 2 und dazwischen angeordneten Wellrippen 3 besteht. Die Flachrohre 2 sind geschweißter, extrudierter oder gezogener Ausführung. Die perspektivische Teilansicht in der 1 zeigt lediglich einen Sammelkasten 5. Es versteht sich, dass der andere Sammelkasten 5 an den gegenüberliegenden Enden 4 der Flachrohre 2 identisch angeordnet ist. (siehe auch 7) Sämtliche Teile bestehen aus Aluminium und sind nach Bedarf mit Lot beschichtet. Die Herstellung des nachfolgend beschriebenen Wärmetauschers erfolgt in einer einzigen Lötoperation. Die Sammelkästen 5 sind von einfachster geometrischer Form, so dass auch ihre Herstellung sehr kostengünstig mit bekannten Verfahren der Umformtechnik möglich ist. Jeder Sammelkasten 5 hat zwei Verbindungsränder 7, mit denen er die Schmalseiten 8 der Flachrohre 2 des Blocks an den Enden 4 übergreift.The heat exchanger is an air-cooled intercooler for motor vehicles, which in the exemplary embodiment only two rows of flat tubes 2 and corrugated ribs interposed therebetween 3 consists. The flat tubes 2 are welded, extruded or drawn version. The partial perspective view in the 1 just shows a collection box 5 , It is understood that the other collection box 5 at the opposite ends 4 the flat tubes 2 is arranged identically. (see also 7 All parts are made of aluminum and coated with solder as needed. The production of the heat exchanger described below takes place in a single soldering operation. The collection boxes 5 are of the simplest geometric shape, so that their production is very cost possible with known methods of forming technology. Every collection box 5 has two connection edges 7 with which he uses the narrow sides 8th the flat tubes 2 of the block at the ends 4 overlaps.

Die nachfolgend zu beschreibenden Figuren betreffen Ausführungsbeispiele, bei denen die Schmalseiten 8 der Flachrohre 2 deutlich breiter sind, als diejenigen in nicht gezeigten anderen Ausführungsbeispielen. Deshalb wurde hier vorgesehen, an den Enden 4 der Flachrohre 2 zwei Trennschnitte 9 in ihren Schmalseiten 8 anzubringen. Bei Flachrohren 2 mit schmaleren Schmalseiten 8 kann ein einziger Trennschnitt ausreichen. Die zwei Trennschnitte 9 sind außerhalb der Mitte 12 angeordnet. Dadurch entsteht an allen Enden 4 ein Mittelteil 9c und zwei seitliche Teile 9a, 9b, die anschließend abgebogen werden. Wie die 1 und 2 im Detail zeigen, sind die seitlichen, abgebogenen Teile 9a und 9b in diesem Fall von gleicher Größe und Gestalt und sie weisen beide die Abbiegungen 50 auf. Das Mittelteil 9c bleibt unverformt. (3) Die Abbiegungen 50 sind so ausgeführt, dass die Längsseite 6 des Flachrohrs 2 bzw. des abgebogenen Teils 9a an der Längsseite 6 des entsprechenden Teils 9b des benachbarten Flachrohrs 2 derselben Reihe anliegt, so dass sie mittels Löten dicht zu verbinden sind. Das zeigen insbesondere die 1, 3 und 6.The figures to be described below relate to exemplary embodiments in which the narrow sides 8th the flat tubes 2 are significantly wider than those in other embodiments not shown. That's why it was provided here, at the ends 4 the flat tubes 2 two cuts 9 in their narrow sides 8th to install. For flat tubes 2 with narrower narrow sides 8th a single cut can suffice. The two cuts 9 are outside the middle 12 arranged. This creates at all ends 4 a middle section 9c and two lateral parts 9a . 9b , which are then bent. As the 1 and 2 show in detail, are the lateral, bent parts 9a and 9b in this case of equal size and shape and they both have the turns 50 on. The middle part 9c remains undeformed. ( 3 ) The turns 50 are designed so that the long side 6 of the flat tube 2 or the bent part 9a on the long side 6 the corresponding part 9b of the adjacent flat tube 2 the same row, so that they are to be connected by soldering tight. This is shown in particular by the 1 . 3 and 6 ,

Aus der 6 geht ferner hervor, dass die Flachrohre 2 Inneneinsätze 30 aufweisen, was typisch für Ladeluftkühler ist.From the 6 also shows that the flat tubes 2 inside bets 30 which is typical of intercoolers.

Die Seitenteile 11 erstrecken sich bei allen Ausführungsbeispielen über die mindestens zwei Reihen von Flachrohren 2. In den Ausführungsbeispielen wurden Seitenteile 11 verwendet, die gleichzeitig die stirnseitigen Öffnungen der Sammelkästen 5 verschließen. Die Seitenteile 11 können quer zur Längsrichtung eine Abbiegung 40 besitzen, wie es z. B. in den 1 und 7 gezeigt ist. Die 7 zeigt, dass die zu kühlende Ladeluft (gestrichelte Pfeile) durch einen Einlass am Sammelkasten 5 eintritt, durch die Flachrohre 2 strömt, dabei mittels Kühlluft gekühlt wird (durchgezogener Pfeil) und am anderen Sammelkasten 5 über den Auslassstutzen wieder austritt, um weiter zur (nicht gezeigten) Verbrennungskraftmaschine zu gelangen.The side parts 11 extend in all embodiments of the at least two rows of flat tubes 2 , In the embodiments, side panels 11 used at the same time the frontal openings of the collecting tanks 5 close. The side parts 11 can bend across the longitudinal direction 40 own, as it is z. Tie 1 and 7 is shown. The 7 shows that the charge air to be cooled (dashed arrows) through an inlet to the collection box 5 enters, through the flat tubes 2 flows, is cooled by means of cooling air (solid arrow) and the other collection box 5 exits through the outlet port again to continue to reach the (not shown) internal combustion engine.

Die 2 zeigt drei verschiedene Ausgestaltungen des Blechstreifens 10, die mit 10a, 10b und 10c bezeichnet wurden. Der Blechstreifen 10a besitzt Anschläge 20, die als alternierende Bögen (Ausformungen) aus der Ebene des Blechstreifens 10 herausragen und die auf einem gemeinsamen Niveau liegen. An einem solchen Bogen stoßen jeweils zwei angrenzende Flachrohrenden 4 der einen Reihe an. Am folgenden Bogen stoßen zwei Flachrohrenden 4 der benachbarten Reihe an. Der Blechstreifen 10b besitzt anstelle der Bögen alternierend herausgestellte Laschen. Der Blechstreifen 10c weist in alternierenden Richtungen angeordnete Klammern, anstelle der Bögen oder der Laschen auf, die jeweils über zwei Schmalseiten 8 zweier Flachrohre 2 aus zwei Flachrohrreihen greifen. Diese Ausführung 10c ist darüber hinaus geeignet, den Rippen – Flachrohr – Block zusammenzuhalten.The 2 shows three different embodiments of the sheet metal strip 10 , with 10a . 10b and 10c were designated. The metal strip 10a has stops 20 , as alternating arcs (formations) from the plane of the sheet metal strip 10 stand out and lie on a common level. In each case, two adjoining flat tube ends abut such a curve 4 of a number. At the following arc, two flat-tube ends collide 4 the adjacent row. The metal strip 10b has instead of the sheets alternately exposed tabs. The metal strip 10c has staples arranged in alternate directions, instead of the sheets or tabs, each over two narrow sides 8th two flat tubes 2 from two rows of flat pipes. This execution 10c is also suitable for holding the ribbed flat tube block together.

In den 3, 4 und 6 sind die Blechstreifen 10a eingesetzt worden. Die 8 zeigt einen Teil des Wärmetauschers, der einen Blechstreifen 10c besitzt. Die 9 hingegen zeigt einen Teil des Wärmetauschers mit einem Blechstreifen 10b.In the 3 . 4 and 6 are the metal strips 10a been used. The 8th shows a part of the heat exchanger, which is a sheet metal strip 10c has. The 9 however, shows a portion of the heat exchanger with a metal strip 10b ,

Wie insbesondere aus den 1 und 4 erkennbar ist, wurde im Seitenteil 11 ein Schlitz 41 eingebracht, durch den das Ende des Blechstreifens 10 gesteckt werden kann. Dadurch wird der Zusammenhalt der Teile nach der Montage ebenfalls verbessert und ein Abdichtungsproblem in diesem Bereich wird gelöst. Die 5 zeigt, dass das Ende des Blechstreifens 10 abgeflacht wurde, damit es sich leichter in den Schlitz 41 einführen lässt.As in particular from the 1 and 4 recognizable was in the side panel 11 a slot 41 introduced by the end of the sheet metal strip 10 can be plugged. Thereby, the cohesion of the parts after assembly is also improved and a sealing problem in this area is solved. The 5 shows that the end of the tin strip 10 flattened to make it easier in the slot 41 can be introduced.

Claims (8)

Wärmetauscher für Kraftfahrzeuge mit einem Rippen (3) – Flachrohr (2) – Block, bestehend aus wenigstens zwei Reihen aus Flachrohren (2) mit dazwischen angeordneten Rippen (3), durch die Kühlluft hindurchströmt, wobei die Enden (4) der Flachrohre (2) eine Querschnittserweiterung aufweisen und mit ihren Breitseiten (6) aneinander anliegen, um eine Reihe zu bilden, wobei die Schmalseiten (8) der Flachrohre (2) der einen Reihe zu den Schmalseiten (8) der nächsten Reihe weisen, um den Rippen – Flachrohr – Block zu bilden, wobei die Enden (4) in gegenüberliegende Sammel – oder Umlenkkästen (5) münden, und wobei die Enden (4) der Flachrohre (2) mit Verbindungsrändern (7) der Sammel – oder Umlenkkästen (5) mittels Löten verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass an den Enden (4) zwischen den Schmalseiten (8) der Flachrohre (2) der wenigstens zwei Flachrohrreihen ein im Wesentlichen flacher Blechstreifen (10) eingefügt ist, der in Längsrichtung der Flachrohre (2) einen Anschlag (20) für dieselben bietet.Heat exchangers for motor vehicles with a rib ( 3 ) - flat tube ( 2 ) Block consisting of at least two rows of flat tubes ( 2 ) with ribs ( 3 ) through which cooling air flows, the ends ( 4 ) of the flat tubes ( 2 ) have a cross-sectional widening and with their broadsides ( 6 ) abut one another to form a row, the narrow sides ( 8th ) of the flat tubes ( 2 ) one row to the narrow sides ( 8th ) of the next row to form the rib - flat tube block, with the ends ( 4 ) in opposite collecting or deflecting boxes ( 5 ) and the ends ( 4 ) of the flat tubes ( 2 ) with connection edges ( 7 ) of the collection or deflection boxes ( 5 ) are connected by soldering, characterized in that at the ends ( 4 ) between the narrow sides ( 8th ) of the flat tubes ( 2 ) of the at least two rows of flat tubes, a substantially flat sheet metal strip ( 10 ) is inserted, in the longitudinal direction of the flat tubes ( 2 ) a stop ( 20 ) for the same offers. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über die Länge der Flachrohre (2) zwischen den Schmalseiten (8) der Flachrohre benachbarter Flachrohrreihen ein Abstand (11) vorhanden ist, der der Dicke des Blechstreifens (10) entspricht, und dass im Bereich des Blechstreifens (10) eine Lötverbindung vorhanden ist.Heat exchanger according to claim 1, characterized in that over the length of the flat tubes ( 2 ) between the narrow sides ( 8th ) of the flat tubes of adjacent rows of flat tubes a distance ( 11 ), the thickness of the metal strip ( 10 ), and that in the area of the metal strip ( 10 ) a solder joint is present. Wärmetauscher nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (20) für die Flachrohre dadurch erreicht wird, dass der Blechstreifen (10a) in Abständen angeordnete und in entgegengesetzte Richtung weisende Ausformungen aufweist, die auf einem Höhenniveau liegen.Heat exchanger according to claims 1 and 2, characterized in that the stop ( 20 ) is achieved for the flat tubes, characterized in that the sheet metal strip ( 10a ) has spaced-apart and oppositely facing formations that are at a height level. Wärmetauscher nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (20) für die Flachrohre dadurch erreicht wird, dass der Blechstreifen (10b) in Abständen angeordnete Laschen aufweist, die auf einem Höhenniveau liegen und in entgegengesetzter Richtung weisend abstehen.Heat exchanger according to claims 1 and 2, characterized in that the stop ( 20 ) is achieved for the flat tubes, characterized in that the sheet metal strip ( 10b ) has spaced tabs that are at a height level and protrude in the opposite direction. Wärmetauscher nach den vorstehenden Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Blechstreifen (10c) zwei Flachrohrreihen zusammenhält und zu diesem Zweck mit Klammern ausgerüstet ist.Heat exchanger according to the preceding claims 1 and 2, characterized in that the sheet metal strip ( 10c ) holds two rows of flat tubes together and is equipped with clips for this purpose. Wärmetauscher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Längsrand des Blechstreifens (10a, 10b oder 10c) über dem Niveau der Flachrohrenden (4) liegt.Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the one longitudinal edge of the sheet metal strip ( 10a . 10b or 10c ) above the level of the flat tube ends ( 4 ) lies. Wärmetauscher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Blechstreifen (10) lotplattiert ist, vorzugsweise auf seinen beiden Seiten.Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the sheet metal strip ( 10 ) is solder plated, preferably on both sides thereof. Wärmetauscher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittserweiterung der Flachrohrenden (4) vorzugsweise mittels Trennschnitts in den Schmalseiten (8) und Abbiegens der Breitseiten (6) der Flachrohrenden (4) ausgeführt wird.Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the cross-sectional widening of the flat tube ends ( 4 ) preferably by means of separating cut in the narrow sides ( 8th ) and turning the broadsides ( 6 ) of the flat tube ends ( 4 ) is performed.
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