DE102009052121A1 - Wärmetauscher, insbesondere für gasförmige Fluide - Google Patents

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Abstract

Ein Wärmetauscher, insbesondere für gasförmige Fluide, besteht aus einer Mehrzahl parallel verlaufender Wärmetauscherrohre, die an mindestens einer Stirnseite an einer Halteplatte befestigt sind. Die Halteplatte ist als Spritzguss-Kunststoffbauteil ausgebildet, wobei die Wärmetauscherrohre in die Halteplatte integriert sind.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher, insbesondere für gasförmige Fluide, beispielsweise Ladeluft im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Stand der Technik
  • Aus der US 5,194,154 ist ein Wärmetauscher bekannt, der einen zentralen Wärmetauscherkörper umfasst, welcher eine im Querschnitt wabenförmige Struktur mit einer Mehrzahl parallel verlaufender Fluidrohre aufweist, durch die das zu kühlende Fluid in einer Achsrichtung hindurchströmt. Zugleich kann in Gegenrichtung ein zweites Fluid eingeleitet werden, welches in weiteren Kanälen parallel zum ersten Fluid strömt und die Wärmetauscherfunktion übernimmt.
  • Die Kanäle münden in stirnseitigen Endplatten, die aus einem porösen Material bestehen und die mit Zufuhr- bzw. Ableitungsöffnungen für die zwei verschiedenen Fluide versehen sind. Die Kanäle ragen jedoch nicht in die porösen Endplatten ein, sondern münden bereits an der Seitenfläche der Endplatte, wobei die Strömung durch die Endplatte hindurch auf Grund des porösen Materials gewährleistet werden soll.
  • Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen stabilen Wärmetauscher mit geringem Gewicht zu schaf fen. Zweckmäßigerweise soll der Wärmetauscher in einfacher Weise herzustellen sein.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 bzw. 13 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
  • Der erfindungsgemäße Wärmetauscher wird vorzugsweise für gasförmige Fluide eingesetzt, beispielsweise als Ladeluftkühler im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine, um die durch die Kompression erwärmte Ladeluft zu kühlen. Grundsätzlich kommt aber auch eine Kühlung flüssiger Fluide in Betracht. Der Wärmetauscher kann in ein Saugmodul integriert werden, das in den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine eingesetzt wird.
  • Der Wärmetauscher besteht aus einer Mehrzahl parallel verlaufender und das zu kühlende Fluid aufnehmender Wärmetauscherrohre, die an mindestens einer Stirnseite an einer Halteplatte befestigt sind. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Halteplatte als Spritzguss-Kunststoffbauteil ausgebildet ist und dass die Wärmetauscherrohre in die Halteplatte integriert sind, was insbesondere dadurch erreicht wird, dass die Wärmetauscherrohre mit dem Material der Wärmeplatte umspritzt sind.
  • Diese Ausführung weist verschiedene Vorteile auf. Zum einen lässt sich der Wärmetauscher in einfacher Weise herstellen, indem die mindestens eine Halteplatte an der Stirnseite der Wärmetauscherrohre im Spritzguss verfahren erzeugt wird, wobei zugleich eine feste Verbindung mit den in das Material der Halteplatte einragenden Wärmetauscherrohren erreicht wird. Die Wärmetauscherrohre sind sicher in der Halteplatte aufgenommen, so dass keine zusätzlichen Verbindungsmaßnahmen erforderlich sind.
  • Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass sich die Enden der Wärmetauscherrohre zumindest teilweise bis in die Halteplatte erstrecken, wodurch Strömungskanäle in der Halteplatte gebildet sind, durch die das Fluid hindurchströmen kann. Damit ist eine zielgerichtete Zufuhr und Ableitung des Fluids in den Wärmetauscher gewährleistet. Die Strömungskanäle erstrecken sich vollständig durch die Dicke der Halteplatte. Hierbei kommen verschiedene Ausführungen in Betracht, wie die Wärmetauscherrohre in der Halteplatte aufgenommen sind. Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausführung ist vorgesehen, dass die Wärmetauscherrohre bündig mit der Außenseite der Halteplatte abschließen, wodurch gewährleistet ist, dass das Fluid auch im Bereich der Halteplatte sich innerhalb der Wärmetauscherrohre befindet. Grundsätzlich möglich ist es aber auch, dass die stirnseitigen Enden der Wärmetauscherrohre die Außenseite der Halteplatte überragen. Des Weiteren ist es möglich, dass die Wärmetauscherrohre noch innerhalb der Halteplatte enden, wobei in diesem Fall vorzugsweise das Fluid unmittelbar von den Wandungen in der Halteplatte begrenzt ist, die Strömungskanäle bilden. Es ist darüber hinaus möglich, zusätzliche Rohr stücke in die Halteplatten einzusetzen bzw. mit dem Material der Halteplatte zu umspritzen, welche mit den Wärmetauscherrohren zu einem gemeinsamen Strömungskanal zusammengesetzt werden.
  • Zweckmäßigerweise sind an beiden Stirnseiten der Wärmetauscherrohre Halteplatten angeordnet, in die die Wärmetauscherrohre durch Umspritzen mit dem Material der Halteplatte integriert sind. Auch hierbei kommen verschiedene Ausführungen in Betracht, wie die Wärmetauscherrohre in den beiden Halteplatten enden, nämlich mit stirnseitigem, bündigem Abschluss an der Außenseite der Halteplatte, durch Überragen der Außenseite oder innerhalb der Halteplatten. Des Weiteren ist es auch möglich, dass ein Teil der Wärmetauscherrohre in einer oder in beiden stirnseitigen Halteplatten bündig abschließt und ein weiterer Teil die Halteplatten überragt und/oder innerhalb der Halteplatten endet.
  • An den Halteplatten sind in einer besonderen Ausführungsform Sammelkästen angeordnet, die mit den Halteplatten nach außen zur Umgebung dichtend verbunden sind. Diese Sammelkästen haben einen Anschlussstutzen zur Einleitung oder Ausleitung von einem Fluid, das durch die Wärmetauscherrohre strömt. Das Fluid strömt von einem Anschlussstutzen in das Volumen des Sammelkastens ein und strömt von dort aus durch die Wärmetauscherrohre in den Sammelkasten an einer Halteplatte am gegenüberliegenden Ende der Rohre. Von diesem zweiten Sammelkasten strömt es durch einen Auslassstutzen aus dem Sammel kasten aus in den Fluidkreislauf zurück. Der Sammelkasten ist dicht mit der angrenzenden Halteplatte verbunden, so dass kein Fluid in die Umgebung austreten kann. Besonders geeignet ist ein Sammelkasten aus Kunststoff, der mit der Halteplatte dicht verschweißt ist. Ein solcher Sammelkasten kann kostengünstig im Spritzgussverfahren oder Blasformverfahren hergestellt sein. Als Material eignet sich insbesondere ein thermoplastischer Kunststoff. Als Alternative zum Schweißen sind andere geläufige Verbindungen von Sammelkasten und Halteplatte wie Verschrauben oder Vernieten in Verbindung mit einer geeigneten Dichtung zwischen Sammelkasten und Halteplatte ausführbar. Das Fluid wird durch einen angeformten oder eingesetzten Stutzen in oder aus dem Sammelkasten geleitet. Der Stutzen kann an einer besonders strömungsgünstigen Stelle angeordnet sein.
  • Gemäß weiterer vorteilhafter Ausführung sind genau zwei parallel angeordnete Reihen von Wärmetauscherrohren in einer stirnseitigen Halteplatte aufgenommen. Diese Ausführung eignet sich insbesondere für eine einfache Herstellung des Wärmetauschers, indem Hohlräume in einem Werkzeugunterteil und einem Werkzeugoberteil, die zu einem gemeinsamen Werkzeug zusammengesetzt werden, mit dem Kunststoffmaterial der Halteplatten ausgespritzt werden, wobei die Hohlräume in den Werkzeugteilen so angeordnet sind, so dass die Werkzeugteile ohne Hinterschneidungen wieder voneinander entfernt werden können. Man kann auf diese Weise zwei parallele Reihen von Wärmetauscherrohren in je einer Halteplatte herstellen, wobei die Anzahl von Wärmetauscherrohren innerhalb einer Reihe variieren kann. Bevorzugt sind die Wärmetauscherrohre in den beiden Reihen versetzt zueinander angeordnet, um eine zumindest annähernd gleichmäßige Materialstärke der Halteplatten im Bereich jedes Wärmetauscherrohrs zu erreichen. In den beiden parallelen Reihen können sowohl eine gleiche Anzahl als auch eine unterschiedliche Anzahl von Wärmetauscherrohren vorgesehen sein.
  • Die Reihen der Wärmetauscherrohre können in einer alternativen Ausführungsform in einem Winkel zueinander angeordnet sein, so dass sich ein unterschiedlicher Abstand zu den Wärmetauscherrohren der jeweils anderen Reihe ergibt.
  • In einer weiteren Ausführungsform kann der Abstand der Wärmetauscherrohre zu den Wärmetauscherrohren der jeweils anderen Reihe von Rohr zu Rohr unterschiedlich sein.
  • Genau zwei parallel zueinander oder zwei benachbart zueinander angeordnete Reihen von Wärmetauscherrohren, die an beiden Stirnseiten von einer Halteplatte eingefasst sind, bilden ein Wärmetauschermodul. Der Wärmetauscher umfasst mindestens ein derartiges Modul, wobei gemäß bevorzugter Ausführung mindestens zwei Module pro Wärmetauscher vorgesehen sind, die zusammengesetzt werden. Die Wärmetauschermodule sind insbesondere miteinander verbunden, beispielsweise ver schweißt oder verklebt oder mithilfe mechanischer Befestigungsmittel verbunden. Möglich ist aber auch, bereits im Spritzgussvorgang eine Verbindung zwischen zwei Modulen zu schaffen, beispielsweise dergestalt, dass zwei parallele Halteplatten unterschiedlicher Module mit einem verbindenden Kunststoffabschnitt versehen werden, welcher ebenfalls im Spritzgussverfahren hergestellt wird. Dadurch ist es möglich, beispielsweise eine flächige Verbindung zwischen zwei Halteplatten paralleler Module zu schaffen oder eine punkt- oder linienförmige Verbindung, wodurch ein Filmscharnier hergestellt werden kann, so dass zwei zusammenhängende Module um das Filmscharnier verschwenkt werden können. Zusätzlich werden die nicht durch die Verbindung dicht miteinander verbundenen Ränder der Halteplatte dichtend miteinander verbunden, so dass eine Halteplatte mit mehr als zwei Reihen von Wärmetauscherrohren als ein Modul hergestellt werden kann.
  • Die Halteplatten werden in der Kontaktzone zu der angrenzenden Halteplatte beispielsweise durch Verschweißen oder das Einlegen einer Dichtung gegeneinander abgedichtet.
  • Als Wärmetauscherrohre kommen Kunststoffrohre in Betracht, wobei ggf. auch eine Ausführung der Wärmetauscherrohre aus Aluminium oder Kupfer möglich ist. Vorzugsweise bestehen sämtliche Wärmetauscherrohre eines Moduls aus gleichem Material, wobei zweckmäßigerweise auch verschiedene Module innerhalb eines Wärmetauschers einheitliche Kunst stoffrohre aufweisen. Grundsätzlich sind aber auch Mischformen möglich, so dass innerhalb eines Wärmetauschermoduls verschiedenartige Kunststoffrohre eingesetzt werden oder von Modul zu Modul, die jeweils für sich genommen einheitliche Wärmetauscherrohre aufweisen, verschiedenartige Wärmetauscherrohre verwendet werden.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren werden ein Werkzeugunterteil und ein Werkzeugoberteil zusammengesetzt, wobei in das Werkzeugunterteil und in das Werkzeugoberteil jeweils Hohlräume für die Halteplatte und zur Aufnahme der Enden der Wärmetauscherrohre eingebracht sind. Diese Enden werden mittels Haltevorrichtungen in einer gewünschten Position innerhalb der Hohlräume gehalten. Daraufhin wird in die Hohlräume zur Bildung der Halteplatte Kunststoffmaterial eingespritzt. Nach Beendigung des Spritzvorgangs werden Werkzeugunterteil und Werkzeugoberteil entfernt, was problemlos durchgeführt werden kann, da bei zwei parallelen Reihen von Hohlräumen zur Aufnahme der Wärmetauscherrohre keine Hinterschneidungen gebildet sind.
  • Die Haltevorrichtungen, mittels denen die Wärmetauscherrohre in der gewünschten Position in den Hohlräumen gehalten werden, sind beispielsweise als Fixierstifte ausgeführt, die in die Wärmetauscherrohre eingeführt sind und auf diese Weise die Wärmetauscherrohre in der gewünschten Position fixieren. Nach Beendigung des Spritzvorgangs können die Fixierstifte entnommen werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
  • 1 eine Draufsicht auf ein Wärmetauschermodul während des Herstellungsprozesses mit einer stirnseitigen Halteplatte zur Aufnahme der Wärmetauscherrohre, wobei sich die Halteplatte zwischen einem Werkzeugoberteil und einem Werkzeugunterteil befindet,
  • 2 einen Schnitt durch das Werkzeug einschließlich Halteplatte gemäß Schnittlinie II-II aus 1,
  • 3a ein Wärmetauschermodul, bestehend aus zwei parallelen Reihen von Wärmetauscherrohren mit jeweils vier Rohren pro Reihe, die zueinander versetzt angeordnet sind,
  • 3b ein Wärmetauschermodul nach 3a mit seitlich angeordneten Sammelkästen mit je einem Anschlussstutzen,
  • 4 ein Wärmetauscher, bestehend aus vier übereinander gestapelten Wärmetauschermodulen mit jeweils acht Wärmetauscherrohren,
  • 5 ein Wärmetauscher mit drei Modulen in einer weiteren Ausführung,
  • 6 ein Wärmetauscher mit zwei Modulen mit jeweils 12 Wärmetauscherrohren pro Reihe,
  • 7 ein Wärmetauschermodul mit zwei Reihen von Wärmetauscherrohren mit einer unterschiedlichen Anzahl von Rohren,
  • 8 ein Wärmetauscher mit zwei Modulen mit jeweils 16 Rohren pro Reihe,
  • 9 und 10 weitere Wärmetauscher in unterschiedlicher Konfiguration mit auf verschiedene Weise zusammengesetzten Wärmetauschermodulen,
  • 11 ein weiterer Wärmetauscher, der an zwei unterschiedlichen Seiten von Kühlluft angeströmt wird,
  • 12 bis 14 ein weiterer Wärmetauscher, bei dem drei Wärmetauschermodule über ein Filmscharnier miteinander gekoppelt sind, dargestellt in verschiedenen Positionen,
  • 15 und 16 ein Wärmetauschermodul mit unterschiedlichem Abstand der Wärmetauscherrohre der zwei Reihen zueinander. In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • Die 1 und 2 zeigen ein Werkzeug 1, bestehend aus einem Werkzeugoberteil 2 und einem Werkzeugunterteil 3, zur Herstellung einer Kunststoff-Halteplatte 5, in der Wärmetauscherrohre 6 aufgenommen sind, wobei an jeder Stirnseite der Wärmetauscherrohre 6 jeweils eine Halteplatte 5 angeordnet ist und die Wärmetauscherrohre 6 gemeinsam mit beiden stirnseitigen Halteplatten 5 jeweils ein Wärmetauschermodul bilden. Das Wärmetauschermodul ist Bestandteil eines Wärmetauschers, der insbesondere zur Kühlung gasförmiger Fluide, vorzugsweise von Ladeluft im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine eingesetzt wird.
  • Die Halteplatte 5 ist als Kunststoff-Spritzgussteil ausgeführt. Zur Herstellung werden das Werkzeugoberteil 2 und das Werkzeugunterteil 3 des Werkzeugs 1 zusammengesetzt, wobei in das Werkzeugoberteil und in das Werkzeugunterteil jeweils Hohlräume eingebracht sind, die zusammengesetzt die Kontur der Halteplatte 5 ergeben. In die Hohlräume sind die Enden der Wärmetauscherrohre 6 eingesetzt, die von dem Kunststoffmaterial der Halteplatten umspritzt und dadurch in der Halteplatte fest verankert werden. Die Trennebene zwischen Werkzeugunterteil 3 und Werkzeugoberteil 2 ist mit der gestrichelten Linie 4 dargestellt.
  • Um während des Kunststoffspritzgießens die Wärmetauscherrohre 6 in der gewünschten Position zu fixieren, ist, wie 2 zu entnehmen, eine Haltevorrichtung 7 angeordnet, die eine Stützplatte 8 an einer Stirnseite des Werkzeugs 1 sowie mehrere mit der Stützplatte 8 verbundene Fixierstifte 9 umfasst, welche jeweils in die stirnseitigen Enden der Wärmetauscherrohre 6 eingeführt sind, wodurch die Wärmetauscherrohre in der gewünschten Lage fixiert werden. Die Wärmetauscherrohre 6 schließen, wie 2 zweiter zu entnehmen ist, bündig mit der Außenseite der Halteplatte 5 ab. Nach Beendigung des Spritzgießvorganges werden die Fixierstifte 9 aus den stirnseitigen Enden der Wärmetauscherrohre 6 entfernt, ebenso können Werkzeugunterteil 3 und Werkzeugoberteil 2 entfernt werden, woraufhin das Wärmetauschermodul fertig gestellt ist.
  • In 3a ist ein erstes Ausführungsbeispiel für ein Wärmetauschermodul 10 in verschiedenen Ansichten dargestellt. Das Wärmetauschermodul 10 besteht aus zwei parallelen Lagen von Wärmetauscherrohren 6, wobei in jeder Lage jeweils vier Wärmetauscherrohre in einer Reihe angeordnet sind. Die Wärmetauscherrohre 6 sind von Lage zu Lage versetzt zueinander positioniert. An jeder Stirnseite sind Halteplatten 5 vorgesehen, in denen die stirnseitigen Enden der Wärmetauscherrohre 6 bündig abschließend aufgenommen sind.
  • 3b zeigt das Ausführungsbeispiel nach 3a mit seitlich an dem Wärmetauschermodul 10 angeordneten Sammelkästen 16, 18 mit je einem Anschlussstutzen 17, 19 zum Ein- bzw. Ausströmen des Fluides in die Sammelkästen 16, 18. Die Sammelkästen 16, 18 sind mit dem Wärmetauschermodul 10 an der Außenseite dicht verbunden. Das Fluid strömt von einem Anschlussstutzen 17 in einen Sammelkasten 16 ein, strömt durch die Rohre 6 in den gegenüberliegenden Sammelkasten 18, von wo aus es durch den Auslassstutzen 19 den Sammelkasten 18 wieder verlässt.
  • Im Ausführungsbeispiel gemäß 4 sind mehrere Wärmetauschermodule 10 zu einem Wärmetauscher 11 zusammengesetzt. In 4 sind insgesamt vier einzelne Wärmetauschermodule 10 übereinanderliegend gesta pelt, wobei jedes Wärmetauschermodul 10 zwei übereinanderliegende, parallele Reihen von Wärmetauscherrohren 6 mit je vier Rohren aufweist. Die Wärmetauschermodule 10 sind so zusammengefügt, dass die Halteplatten 5 mit ihrer Längsseite aufeinanderliegen. Zweckmäßigerweise werden die Halteplatten 5 miteinander verbunden, beispielsweise durch Schweißen, Kleben, über mechanische Befestigungsmittel oder stoffschlüssig durch Anspritzen eines verbindenden Abschnittes aus Kunststoff.
  • Im Ausführungsbeispiel gemäß 5 sind drei Wärmetauschermodule 10 übereinanderliegend angeordnet, wobei jedes Wärmetauschermodul zwei Reihen von Wärmetauscherrohren 6 mit jeweils acht in einer Reihe liegenden Rohren aufweist.
  • Im Ausführungsbeispiel gemäß 6 sind zwei übereinanderliegende Wärmetauschermodule 10 zu einem Wärmetauscher 11 zusammengefasst, wobei jedes Wärmetauschermodul 10 zwei Reihen mit jeweils zwölf Wärmetauscherrohren 6 aufweist.
  • In 7 ist ein einzelnes Wärmetauschermodul 10 mit einer Halteplatte 5 und Wärmetauscherrohren 6 dargestellt, wobei die beiden Lagen mit den Wärmetauscherrohren eine unterschiedliche Anzahl von Rohren aufweisen. Die Halteplatte 5 besitzt einen trapezförmigen Querschnitt. Im Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die erste Reihe mit drei Wärmetau scherrohren und die zweite Reihe mit zwei Wärmetauscherrohren versehen sind.
  • Im Ausführungsbeispiel gemäß 8 sind zwei Wärmetauschermodule 10 übereinanderliegend angeordnet, wobei pro Wärmetauschermodul 10 zwei Reihen von Wärmetauscherrohren 6 mit jeweils 16 Rohren angeordnet sind.
  • In den Ausführungsbeispielen gemäß den 9 und 10 sind unterschiedlich konfigurierte Wärmetauschermodule 10 zu je einem Wärmetauscher 11 zusammengesetzt. Gemäß 9 besitzt der Wärmetauscher 11 eine U-förmige Gestalt, wobei der verbindende Teil aus zwei übereinanderliegenden Wärmetauschermodulen 10 mit zwei Reihen mit jeweils 16 Wärmetauscherrohren und die beiden Schenkel von übereinander gestapelten Wärmtauschermodulen mit Reihen von jeweils vier Wärmetauscherrohren gebildet ist.
  • In 10 besitzt der Wärmetauscher 11 die Form eines Doppelwinkels, wobei die beiden Schenkel des Winkels von übereinanderliegenden Wärmetauschermodulen 10 mit zwölf bzw. 16 Rohren pro Reihe und der verbindende Abschnitt von übereinander gestapelten Wärmetauschermodulen mit jeweils vier Rohren pro Reihe gebildet sind.
  • Im Ausführungsbeispiel gemäß 11 ist der Wärmetauscher 11 winkelförmig ausgebildet, wobei die beiden Schenkel von jeweils übereinander gestapelten, einzelnen Wärmetauschermodulen 10 mit einer unterschiedli chen Anzahl von Wärmetauscherrohren 6 gebildet sind. Der eine Schenkel besitzt 16 Rohre pro Reihe, der zweite Schenkel vier Rohre pro Reihe. Der Wärmetauscher 11 ist an einem Bauteil 12 eines Saugrohrmoduls in einer Brennkraftmaschine gehalten und wird von dem mit Pfeilrichtung 13 symbolisierten Fahrtwind angeströmt, der die Wärmetauschermodule mit insgesamt 16 Rohren pro Reihe anströmt. Des Weiteren ist ein zusätzliches Gebläse vorgesehen, welches den zweiten Winkel des Wärmetauschers 11 gemäß Pfeilrichtung 14 anströmt, wobei die Anströmung durch das Gebläse in einem 90°-Winkel zum Fahrtwind gemäß Pfeilrichtung 13 liegt.
  • Im Ausführungsbeispiel gemäß den 12 bis 14 ist das Wärmetauschermodul 11 aus drei einzelnen, zusammenhängenden Wärmetauschermodulen 10 mit jeweils vier Wärmetauscherrohren 6 pro Reihe gebildet. Die einzelnen Module 10 hängen über jeweils ein Filmscharnier 15 miteinander zusammen, welches, wie in 13 dargestellt, eine Schwenkbewegung der einzelnen Module zueinander erlaubt, so dass die Module aus der in einer Reihe liegenden Position, wie in 12 dargestellt, in eine übereinanderliegende Position gebracht werden können (14). Das Filmscharnier 15 besteht aus Kunststoff und wird während des Spritzgussverfahrens als verbindender Abschnitt angespritzt. Zweckmäßigerweise werden die Halteplatten 5 an Seiten, die nicht mit einem angespritzten Scharnier versehen sind, miteinander verbunden, beispielsweise durch Schweißen, Kleben, über mechanische Befestigungsmittel.
  • In dieser Bauform ist es leicht möglich, die Halteplatten 5 mit den in zwei Reihen aufgenommenen Wärmetauscherrohren 6 und den Scharnieren 15 in einem Werkzeug herzustellen und anschließend durch das Schwenken der Module 10 in den Scharnieren 15 ein mehr als zweireihiges Wärmetauschermodul 11 zu schaffen.
  • Grundsätzlich ist es auch möglich, das Scharnier 15 als separates Bauteil auszuführen, über das die einzelnen Module schwenkbar aneinandergekoppelt sind.
  • In den Ausführungsbeispielen gemäß 15 und 16 sind die Abstände der Wärmetauscherrohre 6 benachbarter Reihen unterschiedlich über die Länge der Halteplatte 5. Eine Entformung des Wärmetauschermoduls 10 ist analog der anderen Ausführungsformen möglich. Mit einer Kombination von mehreren Modulen 10 der Ausführungsform nach 15 ist eine Bogengeometrie eines Wärmetauschers 11 möglich und einfach herzustellen.
  • Bei einer Ausführung des Wärmetauschermoduls 10 nach 16 wird das beschriebene Herstellverfahren beibehalten. Durch die freie Wahl der Abstände der Wärmetauscherrohre 6 aus zwei benachbarten Reihen zueinander ist das Wärmetauschermodul 10 und ein aus mehreren Wärmetauschermodulen 10 bestehender Wärmetauscher 11 leicht an Bauraumgegebenheiten oder besondere Strömungszustände des um die Wärmetauscherrohre 6 außen vorbeiströmenden Fluides anzupassen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - US 5194154 [0002]

Claims (10)

  1. Wärmetauscher, insbesondere für gasförmige Fluide, vorzugsweise im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine, bestehend aus einer Mehrzahl parallel verlaufender, das zu kühlende Fluid aufzunehmender Wärmetauscherrohre (6), die an mindestens einer Stirnseite an einer Halteplatte (5) befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteplatte (5) als Spritzguss-Kunststoffbauteil ausgebildet ist und dass die Wärmetauscherrohre (6) in die Halteplatte (5) integriert und mit dem Material der Halteplatte (5) umspritzt sind, wobei die Wärmetauscherrohre (6) in zwei benachbarten Reihen in der Halteplatte (5) angeordnet sind.
  2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an beiden Stirnseiten der Wärmetauscherrohre (6) Halteplatten (5) angeordnet sind, in die die Wärmetauscherrohre (6) durch Umspritzen mit dem Material der Halteplatte (5) integriert sind, wobei die Reihen von Wärmetauscherrohren (6) mit den stirnseitigen Halteplatten (5) ein Wärmetauschermodul (10) bilden.
  3. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Wärmetauschermodule (10) zu einem Wärmetauscher (11) zusammengesetzt sind.
  4. Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauschermodule (10) miteinander verschweißt oder verklebt werden.
  5. Wärmetauscher nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Wärmetauschermodule (10) ein zwei aneinander grenzenden Kanten nach Art eines Scharniers miteinander verbunden werden.
  6. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Wärmetauscherrohr (6) bündig mit der Außenseite der Halteplatte (5) abschließt.
  7. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Wärmetauscherrohr (6) über die Außenseite der Halteplatte (5) übersteht oder mit axialem Abstand zur Außenseite in der Halteplatte (5) endet.
  8. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Wärmetauschermodul (10) mit dem Fluid durchströmte Sammelkästen (16, 18) angeordnet sind, wobei die Sammelkästen (16, 18) dicht mit der Halteplatte (5) verbunden sind.
  9. Verwendung eines Wärmetauschers nach einem der Ansprüche 1 bis 8 als Ladeluftkühler im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine.
  10. Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem ein Werkzeugunterteil (3) und ein Werkzeugoberteil (2) zusammengesetzt werden, wobei in das Werkzeugunterteil (3) und in das Werkzeugoberteil (2) Hohlräume zur Herstellung einer Halteplatte (5) eingebracht sind und die Enden von Wärmetauscherrohren (6) in die Hohlräume einragen, wobei die Wärmetauscherrohre (6) mittels Haltevorrichtungen (7) in einer ge wünschten Position in den Hohlräumen gehalten sind, woraufhin in die Hohlräume zur Bildung der Halteplatte (5) Kunststoffmaterial eingespritzt wird.
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