DE102005042044A1 - Mechanically joined heat exchanger - Google Patents

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    • F28D1/05366—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators

Abstract

Die Erfindung betrifft einen mechanisch gefügten Wärmetauscher (1), insbesondere einen luftgekühlten Kühlmittelkühler, mit mehreren parallel zueinander angeordneten Rohren (2; 2¶0¶, 2¶1¶, 2¶2¶), wobei die Rohre (2; 2¶0¶, 2¶1¶, 2¶2¶) in ihrer Reihe versetzt zueinander angeordnet sind.The invention relates to a mechanically joined heat exchanger (1), in particular an air-cooled coolant radiator, with a plurality of mutually parallel tubes (2; 2¶0¶, 2¶1¶, 2¶2¶), wherein the tubes (2; 2¶0 ¶, 2¶1¶, 2¶2¶) are offset in their series.

Description

Die Erfindung betrifft einen mechanisch gefügten Wärmetauscher, insbesondere einen Kühlmittelkühler, wie er bei Kraftfahrzeugen verwendet wird, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The The invention relates to a mechanically joined heat exchanger, in particular a Coolant cooler, like it is used in motor vehicles, according to the preamble of the claim 1.

Bei mechanisch gefügten Kühlmittelkühlern, bei denen die einzelnen Teile des Wärmetauschers wie Rohre, Rippen, Rohrböden und Sammel- oder Wasserkästen nicht stoffschlüssig, sondern mit mechanischen Mitteln gefügt werden, werden üblicherweise die Rohre mechanisch gegenüber den Rippen und den Rohrböden aufgeweitet, so dass nach dem Zusammenfügen eine hinreichende Pressung erzielt wird, welche bei der Rohr/Bodenverbindung die erforderliche Dichtheit und bei der Rohr/Rippenverbindung den erforderlichen thermischen Kontakt herstellt. Bei derart mechanisch gefügten Kühlmittelkühlern, insbesondere bei Kühlmittelkühlern geringer Bautiefe, kommt es auf Grund mechanischer Beanspruchung, bspw. bei Vibrationen, gelegentlich zu temporären Undichtheiten, die durch Relativbewegungen der Rohre in ihrer Gummidichtung zum Boden des Kühlmittelkühlers hervorgerufen werden. Ein derartiger mechanisch gefügter Wärmetauscher lässt somit noch Wünsche offen, insbesondere in Hinblick auf die Dichtheit bei mechanischer Beanspruchung.at mechanically joined Coolant coolers, at which the individual parts of the heat exchanger like Pipes, ribs, tube sheets and collection or water boxes not cohesively, but be joined by mechanical means, are usually mechanically facing the pipes the ribs and tubesheets expanded, so that after joining a sufficient pressure is achieved, which in the pipe / floor connection the required Tightness and in the tube / rib connection the required thermal Contact establishes. In such mechanically joined coolant radiators, in particular coolant radiators of small overall depth, is it due to mechanical stress, for example, in vibration, occasionally too temporary Leakages caused by relative movement of the tubes in their rubber seal caused to the bottom of the coolant cooler become. Such a mechanically joined heat exchanger thus leaves still wishes open, in particular with regard to the tightness in mechanical Stress.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, einen mechanisch gefügten Wärmetauscher zur Verfügung zu stellen, der auch bei mechanischer Beanspruchung dicht ist. Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Wärmetauscher mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.outgoing From this prior art, it is an object of the invention to provide a mechanically joined heat exchangers to disposal to provide that is tight even under mechanical stress. These Task is solved through a heat exchanger with The features of claim 1. Advantageous developments are Subject of the dependent claims.

Erfindungsgemäß ist ein mechanisch gefügter Wärmetauscher, insbesondere ein luftgekühlter Kühlmittelkühler, vorgesehen, mit mehreren parallel zueinander angeordneten Rohren bei dem die Rohre in ihrer Reihe versetzt zueinander angeordnet sind. Dabei kommt insbesondere ein einfacher Versatz, d.h. die Mittelachsen der Rohre bilden zwei parallel zueinander angeordnete Ebenen, wobei Mittelachsen benachbarter Rohre in unterschiedlichen Ebenen angeordnet sind, oder ein zweifacher Versatz, d.h. die Mittelachsen der Rohre bilden drei parallel zueinander angeordnete Ebenen, wobei vorzugsweise jedes Rohr der mittleren Reihe benachbart zu einem Rohr der vorderen und der hinteren Reihe angeordnet ist, in Frage. Durch das Vorsehen eines Versatzes der Rohre, insbesondere benachbarter Rohre, wird der Wärmetauscher stabilisiert, d.h. Schwingungen und Motorbewegungen, die sich über Schläuche oder Befestigungselemente auf den Wärmetauscher übertragen und Biegebeanspruchungen im Kasten/Boden-Netz erzeugen, erzeugen auf Grund der größeren Steifigkeit des Wärmetauschers auch bei geringen Bautiefen geringere oder keine oder nur minimale Verformungen, so dass eine Dichtheit sicher gewährleistet werden kann.According to the invention is a mechanically linked Heat exchanger, in particular an air-cooled coolant cooler, provided, with a plurality of mutually parallel tubes in which the Pipes in their row are offset from one another. there In particular, a simple offset, i. the central axes the tubes form two mutually parallel planes, wherein Center axes of adjacent tubes arranged in different planes are, or a double offset, i. the central axes of the tubes form three mutually parallel planes, preferably each tube of the middle row adjacent to a tube of the front and the rear row is arranged, in question. By providing an offset of the tubes, in particular adjacent tubes, is the heat exchanger stabilized, i. Vibrations and motor motions, which are connected via hoses or Transfer fasteners to the heat exchanger and generate bending stresses in the box / floor mesh due to the greater rigidity the heat exchanger too at low depths less or no or only minimal deformations, so that a tightness can be safely ensured.

Beim Wärmetauscher handelt es sich vorzugsweise um einen einreihigen Wärmetauscher, insbesondere um einen Wärmetauscher geringer Bautiefe.At the heat exchangers it is preferably a single-row heat exchanger, in particular around a heat exchanger low depth.

Der Versatz der Rohre ist vorzugsweise größer als Null, insbesondere größer als das 0,2-fache, insbesondere bevorzugt größer als das 0,5-fache der Rohrbreite in normaler Luftströmungsrichtung, und beträgt maximal das einfache, vorzugsweise maximal das 0,6-fache der Rohrbreite in normaler Luftströmungsrichtung.Of the Offset of the tubes is preferably greater than zero, in particular greater than 0.2 times, more preferably greater than 0.5 times the tube width in the normal air flow direction, and is at most the simple, preferably a maximum of 0.6 times the tube width in the normal air flow direction.

Insbesondere bei einem zweifachen Versatz beträgt der Versatz der Rohre minimal das 0,2 und maximal das 0,6-fache der Rohrbreite in normaler Luftströmungsrichtung.Especially with a two-time offset, the offset of the tubes is minimal 0.2 and a maximum of 0.6 times the pipe width in the normal air flow direction.

Der Versatz bei einem zweifachen Versatz ist vorzugsweise in Luftströmungsrichtung gleich groß wie der Versatz entgegen der Luftströmungsrichtung.Of the Offset at twice offset is preferably in the airflow direction the same size as the offset against the direction of air flow.

Bevorzugt ist der Durchmesser der Rohre in Luftströmungsrichtung größer oder gleich (Rundrohr) dem Durchmesser des Rohres senkrecht zur Luftströmungsrichtung.Prefers is the diameter of the tubes in the air flow direction greater or equal (round tube) the diameter of the tube perpendicular to the direction of air flow.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen:in the Below, the invention with reference to two embodiments with reference explained in detail on the drawing. Show it:

1 eine schematische Schnittdarstellung eines mechanisch gefügten Kühlmittelkühlers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, und 1 a schematic sectional view of a mechanically joined coolant radiator according to the first embodiment, and

2 eine schematische Schnittdarstellung eines mechanisch gefügten Kühlmittelkühlers gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. 2 a schematic sectional view of a mechanically joined coolant radiator according to the second embodiment.

Ein mechanisch gefügter, einreihiger Wärmetauscher 1, vorliegend ein luftgekühlter Kühlmittelkühler, weist gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel eine Bautiefe t von 15 mm auf. Bei nicht gezeigten Ausführungsbeispielen be trägt die Bautiefe 15–30 mm, insbesondere 22 mm. Über die Breite des Kühlmittelkühlers sind ovale Rohre 2 verteilt angeordnet, wobei diese jeweils einfach versetzt zueinander angeordnet sind. Senkrecht zu den Rohren 2 sind Flachrippen 3 angeordnet, die gegenüber den Rohren 2 einen Überstand aufweisen.A mechanically joined, single-row heat exchanger 1 , in the present case an air-cooled coolant radiator, according to the first embodiment has a depth t of 15 mm. In embodiments not shown be the depth of 15-30 mm, in particular 22 mm. Across the width of the coolant radiator are oval tubes 2 arranged distributed, which are each arranged simply offset from one another. Perpendicular to the pipes 2 are flat ribs 3 arranged facing the pipes 2 have a supernatant.

Die Rohre 2 haben in Luftströmungsrichtung (durch einen Pfeil angedeutet) einen Durchmesser db von 8 mm und senkrecht hierzu einen Durchmesser da von 4,5 mm. Der Versatz p der Rohre 2 zueinander beträgt gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel dem halben Durchmesser db, also 4 mm. Auf Grund der im Prinzip mittigen Anordnung der Rohrreihe, ist jedes zweite Rohr 2 somit um 2 mm nach vorn und die hierzu benachbarten Rohre 2 um 2 mm nach hinten bezüglich der normalen Luftströmungsrichtung versetzt angeordnet (siehe 1).The pipes 2 have in the air flow direction (indicated by an arrow) a diameter d b of 8 mm and perpendicular thereto a diameter da of 4.5 mm. The offset p of the pipes 2 to each other is according to the first embodiment, to half the diameter d b, that is 4 mm. Due to the basically central arrangement of the tube row, every second tube 2 thus by 2 mm forward and the adjacent pipes 2 offset by 2 mm backwards with respect to the normal air flow direction (see 1 ).

Gemäß dem zweiten, in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein zweifacher Versatz der Rohre 2 des einreihigen Wärmetauschers 1 vorgesehen. Die Abmessungen der Rohre 2 wie auch der Tiefe des Wärmetauschers entsprechen denen des ersten Ausführungsbeispiels. Der dargestellte Ausschnitt des Wärmetauschers 1 zeigt sechs Rohre 2, die in einem Flachrippenpaket 3 angeordnet sind.According to the second, in 2 illustrated embodiment is a two-time offset of the tubes 2 of the single-row heat exchanger 1 intended. The dimensions of the pipes 2 as well as the depth of the heat exchanger correspond to those of the first embodiment. The illustrated section of the heat exchanger 1 shows six pipes 2 in a flat ribbed package 3 are arranged.

Hierbei ist eine Reihe von Rohren 2, vorliegend gebildet durch drei Rohre 20 , mittig in Richtung der Tiefe t des Wärmetauschers 1 angeordnet, ein Rohr 21 auf einer Seite eines mittig angeordneten Rohres 20 ist nach vom, entgegen der Luftströmungsrichtung um einen Versatz p1 versetzt angeordnet. Das andere benachbarte Rohr 22 des mittig angeordneten Rohres 20 ist in Luftströmungsrichtung um einen Versatz p2 versetzt angeordnet. Vorliegend ist der Versatz in Luftströmungsrichtung größer als der Versatz entgegen der Luftströmungsrichtung. Bei nicht gezeigten Ausführungsbeispielen ist der Versatz in Luftströmungsrichtung bevorzugt im wesentlichen gleich groß wie der Versatz entgegen der Luftströmungsrichtung.Here is a set of pipes 2 , formed by three pipes here 2 0 , centered in the direction of the depth t of the heat exchanger 1 arranged a pipe 2 1 on one side of a centrally located tube 2 0 is arranged offset from, against the air flow direction by an offset p 1 . The other adjacent pipe 2 2 of the centrally located tube 2 0 is arranged offset in the air flow direction by an offset p 2 . In the present case, the offset in the air flow direction is greater than the offset against the direction of air flow. In embodiments not shown, the offset in the air flow direction is preferably substantially the same size as the offset against the air flow direction.

Die Rohre 20 , 21 , 22 haben vorliegend den gleichen Querschnitt, wobei sie in Luftströmungsrichtung (durch einen Pfeil angedeutet) einen Durchmesser db von 8 mm und senkrecht hierzu einen Durchmesser da von 4,5 mm aufweisen. Der Versatz p1 entgegen der Luftströmungsrichtung der Rohre 20 und 21 zueinander beträgt gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel 2 mm, der Versatz p2 in Luftströmungsrichtung der Rohre 20 und 22 zueinander beträgt 2,5 mm.The pipes 2 0 . 2 1 . 2 2 In the present case, they have the same cross-section, wherein they have a diameter d b of 8 mm in the air flow direction (indicated by an arrow) and, perpendicular thereto, a diameter d a of 4.5 mm. The offset p 1 against the air flow direction of the tubes 2 0 and 2 1 2 mm, the offset p 2 in the air flow direction of the tubes according to the second embodiment 2 0 and 2 2 each other is 2.5 mm.

Claims (10)

Mechanisch gefügter Wärmetauscher (1), insbesondere luftgekühlter Kühlmittelkühler, mit mehreren parallel zueinander angeordneten Rohren (2; 20 , 21 , 22 ), dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre (2; 20 , 21 , 22 ) in ihrer Reihe versetzt in Richtung der Tiefe des Wärmetauschers (1) zueinander angeordnet sind.Mechanically joined heat exchanger ( 1 ), in particular air-cooled coolant radiator, with a plurality of mutually parallel tubes ( 2 ; 2 0 . 2 1 . 2 2 ), characterized in that the tubes ( 2 ; 2 0 . 2 1 . 2 2 ) in their row offset in the direction of the depth of the heat exchanger ( 1 ) are arranged to each other. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (1) ein einreihiger Wärmetauscher ist.Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the heat exchanger ( 1 ) is a single-row heat exchanger. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre (2; 20 , 21 , 22 ) einfach oder zweifach versetzt angeordnet sind.Heat exchanger according to claim 1 or 2, characterized in that the tubes ( 2 ; 2 0 . 2 1 . 2 2 ) are arranged simply or doubly offset. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Versatz (p; p1, p2) der Rohre (2; 20 , 21 , 22 ) größer als Null und kleiner als die Rohrbreite (db) in normaler Luftströmungsrichtung ist.Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the offset (p; p 1 , p 2 ) of the tubes ( 2 ; 2 0 . 2 1 . 2 2 ) is greater than zero and smaller than the pipe width (d b ) in the normal air flow direction. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Versatz (p; p1, p2) der Rohre (2; 20 , 21 , 22 ) minimal das 0,5 und maximal das 0,8-fachen der Rohrbreite (db) in nor normaler Luftströmungsrichtung beträgt, insbesondere maximal der Rohrbreite (db) in normaler Luftströmungsrichtung entspricht.Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the offset (p; p 1 , p 2 ) of the tubes ( 2 ; 2 0 . 2 1 . 2 2 ) is at least 0.5 and at most 0.8 times the pipe width (d b ) in nor normal air flow direction, in particular corresponds to a maximum of the pipe width (d b ) in the normal air flow direction. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem einfachen oder zweifachen Versatz der Versatz (p; p1, p2) der Rohre (2; 20 , 21 , 22 ) minimal das 0,2 und maximal das 0,6-fache der Rohrbreite (db) in normaler Luftströmungsrichtung beträgt.Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that, in the case of a single or double offset, the offset (p; p 1 , p 2 ) of the tubes (p; 2 ; 2 0 . 2 1 . 2 2 ) Minimally 0.2 and maximally 0.6 times the tube width (d B) is in a normal air flow direction. Wärmetauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Versatz (p1) in Luftströmungsrichtung dem Versatz (p2) entgegen der Luftströmungsrichtung entspricht.Heat exchanger according to claim 6, characterized in that the offset (p 1 ) in the air flow direction corresponds to the offset (p 2 ) against the direction of air flow. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (db) des Rohres (2; 20 , 21 , 22 ) in Luftströmungsrichtung größer oder gleich dem Durchmesser (da) des Rohres (2; 20 , 21 , 22 ) senkrecht zur Luftströmungsrichtung ist.Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the diameter (d b ) of the tube ( 2 ; 2 0 . 2 1 . 2 2 ) in the air flow direction is greater than or equal to the diameter (d a ) of the tube ( 2 ; 2 0 . 2 1 . 2 2 ) is perpendicular to the direction of air flow. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Rohren (2; 20 , 21 , 22 ) Wellrippen (3) angeordnet sind.Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that between the tubes ( 2 ; 2 0 . 2 1 . 2 2 ) Corrugated ribs ( 3 ) are arranged. Wärmetauscher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellrippenpakete (3) nicht versetzt angeordnet sind.Heat exchanger according to claim 9, characterized in that the corrugated fin packages ( 3 ) are not staggered.
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