DE102011011117B4 - Wärmetauscher und Herstellungsverfahren - Google Patents

Wärmetauscher und Herstellungsverfahren Download PDF

Info

Publication number
DE102011011117B4
DE102011011117B4 DE102011011117.4A DE102011011117A DE102011011117B4 DE 102011011117 B4 DE102011011117 B4 DE 102011011117B4 DE 102011011117 A DE102011011117 A DE 102011011117A DE 102011011117 B4 DE102011011117 B4 DE 102011011117B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
housing
heat exchanger
pipe
tube
connection collector
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE102011011117.4A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102011011117A1 (de
Inventor
Ingo Heitel
Harald Schatz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Modine Manufacturing Co
Original Assignee
Modine Manufacturing Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Modine Manufacturing Co filed Critical Modine Manufacturing Co
Priority to DE102011011117.4A priority Critical patent/DE102011011117B4/de
Publication of DE102011011117A1 publication Critical patent/DE102011011117A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102011011117B4 publication Critical patent/DE102011011117B4/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D53/00Making other particular articles
    • B21D53/02Making other particular articles heat exchangers or parts thereof, e.g. radiators, condensers fins, headers
    • B21D53/06Making other particular articles heat exchangers or parts thereof, e.g. radiators, condensers fins, headers of metal tubes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D39/00Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders
    • B21D39/04Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders of tubes with tubes; of tubes with rods
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04Cooling of air intake supply
    • F02B29/045Constructional details of the heat exchangers, e.g. pipes, plates, ribs, insulation, materials, or manufacturing and assembly
    • F02B29/0462Liquid cooled heat exchangers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/29Constructional details of the coolers, e.g. pipes, plates, ribs, insulation or materials
    • F02M26/32Liquid-cooled heat exchangers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/16Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
    • F28D7/1684Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation the conduits having a non-circular cross-section
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/06Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
    • F28F13/12Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by creating turbulence, e.g. by stirring, by increasing the force of circulation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02Header boxes; End plates
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D21/0001Recuperative heat exchangers
    • F28D21/0003Recuperative heat exchangers the heat being recuperated from exhaust gases
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F28F21/08Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of metal
    • F28F21/081Heat exchange elements made from metals or metal alloys
    • F28F21/082Heat exchange elements made from metals or metal alloys from steel or ferrous alloys
    • F28F21/083Heat exchange elements made from metals or metal alloys from steel or ferrous alloys from stainless steel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F28F21/08Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of metal
    • F28F21/081Heat exchange elements made from metals or metal alloys
    • F28F21/084Heat exchange elements made from metals or metal alloys from aluminium or aluminium alloys
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2275/00Fastening; Joining
    • F28F2275/12Fastening; Joining by methods involving deformation of the elements
    • F28F2275/127Fastening; Joining by methods involving deformation of the elements by shrinking
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

Wärmetauscher in einem Gehäuse (1) mit zwei stirnseitigen Gehäuseenden (10, 11) und mit einem im Gehäuse angeordneten Wärmetauscherkern (2), der wenigstens an seiner einen Stirnseite (20, 21) einen Anschlusssammler (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscherkern (2) mit seinem Anschlusssammler (3) wesentlich kürzer als das Gehäuse (1) ausgebildet ist und dass ein Rohr (4) im Gehäuse (1) befestigt ist, das an einem Rohrende (40) am Anschlusssammler (3) angeschlossen ist und dessen anderes Rohrende (41) ungefähr bis zu einem stirnseitigen Gehäuseende (10 oder 11) reicht, wobei das eine Rohrende (40) entweder in eine Öffnung des Anschlusssammlers (3) hineinragt oder einen Stutzen des Anschlusssammlers (3) in sich aufnimmt.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher in einem Gehäuse und mit einem im Gehäuse angeordneten Wärmetauscherkern, der wenigstens an seiner einen Stirnseite einen Anschlusssammler aufweist. Außerdem wird ein Herstellungsverfahren für Wärmetauscher angegeben. Normalerweise ist der Wärmetauscherkern, der aus sich (gewöhnlich) abwechselnden Kanälen für die Wärme tauschenden Fluide besteht, so ausgebildet, dass er das Gehäuse soweit als möglich ausfüllt, um einen kompakten Wärmetauscher zur Verfügung zu stellen. An den Enden bzw. an den Stirnseiten des Wärmetauscherkerns befinden sich in der Regel Anschlusssammler oder dergleichen, um ein Fluid in den Wärmetauscherkern ein – bzw. daraus abzuleiten. Beispiele solcher Konstruktionen gehen aus dem EP 1 816 425 A2 , aus dem EP 1 870 656 A2 und aus zahlreichen anderen Referenzen hervor. Das Gehäuse kann aus verformten Blechplatten oder auch als Gussgehäuse zur Verfügung gestellt werden. Der Anschlusssammler kann Teil des Gehäuses sein oder an den Enden desselben angeflanscht sein oder er kann unmittelbar an wenigstens einem Ende des Wärmetauscherkerns angebunden sein. Für diese Patentanmeldung interessieren jene Ausführungen, die den Anschlusssammler an wenigstens einem von zwei gegenüberliegenden Stirnseiten des Wärmetauscherkerns aufweisen, der dort beispielsweise angelötet oder mechanisch angeflanscht wird.
  • Die DE 10 312 788 A1 beschreibt einen Abgaswärmetauscher, der trotz erheblicher Länge ein niedriges Schwingungsniveau aufweisen sowie eine ansprechende Wärmetauschleistung besitzen soll. Ferner wird eine geeignete Dichteinrichtung am Anschlusssammler angesprochen, die eine thermisch bedingte Ausdehnung ausgleichen kann.
  • Die DE 10 146 258 A1 beschreibt einen Wärmetauscher und eine gehäuseartige Halterung für den Wärmetauscher. Ein die Halterung ermöglichendes Gehäuse ist vorzugsweise einteilig ausgebildet um besonders druckfest zu sein und es besitzt eine Einschuböffnung. Der Wärmetauscherkern weist eine als Verschlussfläche angesprochene Platte auf, die nach dem Einschieben des Kerns die Einschuböffnung randseitig verschließt.
  • In der DE 10 2006 042 936 A1 werden für einen Abgaswärmetauscher mehrere Varianten beschrieben und gezeigt, die das bereits angesprochene Ausdehnungsverhalten verbessern sollen. Dieses wird durch verschiedene, eine elastische Verformung zulassende, Dehnungsausgleichselemente erreicht.
  • Oft kommen – wie erwähnt – Gussgehäuse zum Einsatz. Hohlräume in Gusserzeugnissen werden bekanntlich durch das Einlegen von Kernen in die Gussformen realisiert. Die Kerne werden oft nach dem Abschluss des Gießprozesses entfernt und hinterlassen die gewünschten Hohlräume im Gusserzeugnis. Man spricht von „verlorenen” Kernen. In anderen Fällen verbleiben die Kerne im Erzeugnis, um dieses beispielsweise zu verstärken. Man kann dadurch eine Art Verbundkörper herstellen. Es kommen vielfältige Kernmaterialien zur Anwendung, wie Metalle, auch Metallschäume, Kunststoffe, Silikate, auch Tonmineralien werden verwendet und einige andere mehr.
  • Wärmetauscher, die beispielsweise im Zusammenhang mit Kraftfahrzeugen zur Anwendung kommen, müssen natürlich so ausgelegt werden, dass sie die geforderten Leistungsbereiche abdecken können. Die Leistungsbereiche ergeben sich aufgrund der installierten Leistung des Antriebsmotors und gegebenenfalls auch der erforderlichen Hilfsaggregate. Bekanntlich werden innerhalb einer Baureihe, beispielsweise von Kraftfahrzeugen, ebensolche mit unterschiedlicher Antriebsleistung angeboten. Es versteht sich deshalb, dass die benötigten Wärmetauscher, aus technischen und/oder ökonomischen Aspekten heraus, entsprechend anzupassen sind, wobei ihre Herstellung möglichst kostengünstig bleiben soll und wobei zugleich ihre Anpassung mit möglichst geringem Änderungsaufwand passieren muss.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht demzufolge darin, einen Wärmetauscher des oben bezeichneten Typs so auszubilden, dass er mit geringen Kosten für verschiedene Antriebsleistungen bereitgestellt werden kann. Diese Aufgabe soll auch durch entsprechende Herstellungsverfahren für den Wärmetauscher gelöst werden. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung mit einem Wärmetauscher, der die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist. Die Lösung erfolgt auch durch Herstellungsverfahren für solche Wärmetauscher, die die Merkmale der Patentansprüche 9 oder 11 aufweisen. Gemäß einem erfindungsgemäßen Aspekt ist vorgesehen, dass der Wärmetauscherkern wesentlich kürzer als das Gehäuse ausgebildet ist und dass ein Rohr (bzw. ein Hohlkörper) im Gehäuse befestigt ist, das an einem Rohrende am Anschlusssammler angeschlossen ist und dessen anderes stirnseitiges Rohrende etwa bzw. ungefähr bis zum Ende des Gehäuses reicht. Vorzugsweise ist das andere stirnseitige Rohrende kurz vor dem Ende des Gehäuses angeordnet. Bei einer anderen Ausführungsform schließt das andere stirnseitige Rohrende etwa mit dem stirnseitigen Ende des Gehäuses ab. Bei einer weiteren Ausführungsform steht das andere stirnseitige Rohrende geringfügig über das stirnseitige Ende des Gehäuses. All diese Ausführungsformen sollen mit dem Begriff „etwa bzw. ungefähr” erfasst sein. Das Rohr überbrückt sozusagen etwa die Längendifferenz zwischen dem Wärmetauscherkern und dem Gehäuse. Das Rohr hat entweder keine wesentliche Wärmetauscherfunktion oder es kann auch mit einer Wärmetauscherfunktion versehen werden. Durch das Rohr strömt vorzugsweise das bereits abgekühlte Fluid, nachdem es also den Wärmetauscherkern verlassen hat. Kleinere bzw. kürzere Wärmetauscherkerne benötigen längere Rohre zur Überbrückung und etwas längere Wärmetauscherkerne benötigen dementsprechend etwas kürzere Rohre. An der anderen Stirnseite des Wärmetauscherkerns kann der Anschlusssammler, wie einleitend beschrieben wurde, entweder am Gehäuse ausgebildet sein oder er kann sich ebenfalls unmittelbar am Wärmetauscherkern befinden. Mit einer derartigen Gestaltung kann gewährleistet werden, dass die für die höheren Leistungsbereiche vorgesehenen Gehäuse, beispielsweise Gussgehäuse, weiterhin eingesetzt werden können. Daraus resultieren Vorteile für den Hersteller der Wärmetauscher, der kleinere, kostengünstigere Wärmetauscherkerne mit relativ geringem Aufwand montieren kann und auch Vorteile für den Anwender der Wärmetauscher, der beispielsweise die bisherigen Anschlusspositionen weiterhin nutzen kann, das heißt, er muss sein Layout nicht ändern, und er erhält etwas leichtere Wärmetauscher. Das Gehäuse ist bevorzugt ein Gussgehäuse, beispielsweise im Sandguss – oder im Druckgussverfahren hergestellt. Das erwähnte vorzugsweise metallische Rohr (Hohlkörper) wird – ähnlich wie ein Kern – in die Gussform eingesetzt. Dieses Rohr verbleibt nach dem Abschluss des Gießprozesses im Werkstück und ist somit zum Bestandteil des hergestellten Gussgehäuses geworden. Zwischen der Außenseite der Rohrwand und einem im Zuge des Gießprozesses erzeugten integralen Gehäuseteil, wie Innenrippe oder dergleichen, hat sich eine Art Schrumpfsitz ausgebildet, sodass das metallische Rohr ziemlich stabil im Gussgehäuse befestigt ist. Das Rohr wird vorzugsweise an zwei Gehäuseteilen abgestützt. Das eine Gehäuseteil befindet sich in der Nähe des Anschlusssammlers und das andere etwa am stirnseitigen Ende des Gehäuses. Das eine stirnseitige Rohrende steckt in einer Öffnung des Anschlusssammlers. Alternativ kann der Anschlusssammler einen Stutzen aufweisen, der sich ein Stück weit in das Rohrende hinein erstreckt. Da der Anschlusssammler mit wenigstens einer Dichtung versehen ist, kann eine gewisse Rauigkeit der Oberfläche des Rohres hingenommen werden, ohne dass Dichtungsprobleme entstehen. Eine spezielle Bearbeitung der Rohroberfläche ist demnach nicht erforderlich. Ein bevorzugtes erfindungsgemäßes Herstellungsverfahren für die Wärmetauscher ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Rohr in dem Gehäuse befestigt wird und dass der Wärmetauscherkern mit seinem Anschlusssammler an einem stirnseitigen Rohrende angeschlossen wird. Ein alternatives erfindungsgemäßes Herstellungsverfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass zunächst eine Baueinheit aus dem Wärmetauscherkern und einem am Anschlusssammler befestigten Rohr bereitgestellt wird, deren Länge ungefähr der Gehäuselänge entspricht und dass die Baueinheit in das Gehäuse geschoben und befestigt wird. Das Rohr kann beispielsweise am Anschlusssammler angeschweißt werden.
  • Weitere Merkmale befinden sich in den beigefügten abhängigen Patentansprüchen.
  • Die Erfindung wird nunmehr in Ausführungsbeispielen beschrieben, wozu auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird.
  • Die 1 zeigt eine Seitenansicht des Wärmetauschers.
  • Die 2 zeigt eine Draufsicht des Wärmetauschers.
  • Die 3 zeigt einen Längsschnitt durch das Gehäuse des Wärmetauschers mit einem im Inneren befestigten Rohrstück.
  • Die 4 zeigt den in der 1 eingezeichneten senkrecht zur Zeichnungsebene laufenden Längsschnitt durch den Wärmetauscher.
  • Die 5 zeigt einen parallel zur Zeichnungsebene laufenden Längsschnitt durch den Wärmetauscher.
  • Die 6 zeigt den in 5 eingezeichneten Querschnitt D-D.
  • Die 7 zeigt den in 5 eingezeichneten Querschnitt E-E.
  • Die 8 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Baueinheit aus einem Wärmetauscherkern und einem Rohr.
  • Die 9 zeigt die in das Gehäuse eingebaute Baueinheit gemäß 8.
  • Das Gehäuse des Wärmetauschers besteht aus Aluminiumguss und der Wärmetauscherkern sowie dessen Anschlusssammler sind vorzugsweise aus Edelstahl hergestellt worden. Auch das Rohr könnte aus Edelstahl sein, aber auch beispielsweise aus Keramik oder aus besonders beschichtetem Aluminium, weil es sich im gezeigten Ausführungsbeispiel um einen Abgasrückführungswärmetauscher handelt, der im nicht gezeigten Motorraum eines schweren Kraftfahrzeuges angeordnet ist. Die gesamte Länge des Wärmetauschers beträgt etwa 1,0 m. Die 3 zeigt das an beiden Enden 10 und 11 offene Gussgehäuse 1 nach dem Abschluss des ersten Verfahrensschrittes, also nachdem das Rohr 4 im Gussgehäuse befestigt worden ist. Die dazu erforderliche Gussform wurde nicht gezeichnet, denn sie ergibt sich für den Fachmann aus der Darstellung des Gehäuses 1. In die nicht gezeigte Gussform wird das Rohr 4 eingelegt. Das Rohr 4 erstreckt sich etwa auf geradem Weg koaxial im Gehäuse 1. Prinzipiell könnte es sich auch um ein aus umgeformten Blechplatten hergestelltes Gehäuse 1 handeln, in welches das Rohr 4 eingebaut und befestigt wird. In den dargestellten Ausführungsbeispielen beträgt die Länge l des Rohres 4 etwa 30% der Länge des Gehäuses 1. Demnach sind etwa 70% der Gehäuselänge für den Wärmetauscherkern 2 gedacht. Ein sinnvolles Längenverhältnis liegt zwischen etwa 50 bis 90%. Also Rohrlängen l von über 50% der Gehäuselänge scheinen nicht attraktiv zu sein. Das Rohr 4 ist kurz vor dem „inneren” Rohrende 40 sowie am „äußeren” Rohrende 41 jeweils mit einem Schrumpfsitz 43 an nach innen ragenden Gehäuseteilen 12 (Innenrippen, Querwand oder dergleichen) befestigt worden. Kürzere Rohre 4 benötigen lediglich eine einzige Lagerung bzw. Befestigung. Am äußeren Rohrende 41 wurde eine Sicke 44 ausgebildet, um den Sitz zu verbessern. Die Schrumpfsitze 43 stellen sich im Zuge des Gießprozesses ein, in dem die gießfähige Aluminiumlegierung sich im Bereich des Gehäuseteils 12 um den Umfang des Rohres 4 ausbreitet und in intimen Kontakt mit dem Rohr 4 kommt. Beim folgenden Abkühlen der Schmelze werden die Schrumpfsitze 43 ausgebildet. In nicht gezeigten Ausführungen handelt es sich bei den nach innen ragenden, integralen Gehäuseteilen 12 um einzelne speichenartige Vorsprünge, sodass nicht der gesamte Umfang des Rohres 4 umgossen wird, sondern lediglich lokale Abstützungen des Rohres 4 an den einzelnen Speichen erzeugt werden. Parallel zum ersten Verfahrensschritt wird der Wärmetauscherkern 2 hergestellt, der in den 4 bis 6 erkennbar ist. Der Wärmetauscherkern 2 besitzt, wie aus den 5 und 6 sichtbar ist, mehrere (vier wurden gezeichnet) gestapelte Flachrohre 23, die im gezeigten Fall Inneneinsätze 25 aufweisen. Zwischen den Flachrohren 23 wurden Turbulenzbleche 24 angeordnet. An der einen Stirnseite 20 des Wärmetauscherkerns 2 wird ein Anschlusssammler 3 angesetzt. An der anderen Stirnseite 21 wird ein Rohrboden 27 an den Enden der Flachrohre 23 befestigt. Der Wärmetauscherkern 2 einschließlich Rohrboden 27 und Anschlusssammler 3 sollen im gezeigten Ausführungsbeispiel in einem Lötprozess zu einer Einheit verbunden werden. Deshalb wurden bekannte und nicht abgebildete vorbereitende Maßnahmen ergriffen, die es ermöglichen, ein qualitätsgerechtes Lötprodukt zu erzeugen. Im Anschluss daran, muss der Wärmetauscherkern 2 mit seinem Anschlusssammler 3 von einer offenen Seite her (Ende 10) in das Gehäuse 1 geschoben werden. Dazu wird zunächst ein Dichtring 30 (4) in der Öffnung des Anschlusssammlers 3 befestigt. Danach erfolgt das erwähnte Einschieben, wobei schließlich der Anschlusssammler 3 mit seiner Öffnung auf das Rohrende 40 geschoben wird. Der Rohrboden 27 wird am Ende 10 des Gehäuses 1 befestigt. Zwischen dem Rohrbodenrand und dem Ende 10 befindet sich gewöhnlich eine Dichtung. Ferner wurde dort ein Abgas-Sammelkasten 13 angeschlossen. Es wurde auch eine einfache aber wirksame Maßnahme ergriffen, um den Wärmetauscherkern 2 möglichst gut geschützt gegen Schwingungen und Vibrationen im Gehäuse 1 unterzubringen, die in den 5 und 6 sichtbar ist. Die Maßnahme besteht darin, dass der obere und der untere Spalt zwischen der Gehäusewand und dem Wärmetauscherkern 2 mit wenigstens einem zusätzlichen Turbulenzblech 24a versehen wurden. Es befinden sich also mindestens zwei aufeinander liegende Turbulenzbleche 24a in den erwähnten Spalten. Bei den zusätzlichen Turbulenzblechen 24a kann es sich um mit den zwischen den Flachrohren 23 angeordneten Turbulenzblechen 24 identischen Turbulenzbleche 24a handeln. Deshalb ist diese Maßnahme nahezu kostenneutral. Die zusätzlichen Turbulenzbleche 24a bewirken neben der Verbesserung des Wärmetausches eine verbesserte elastische Abstützung des Wärmetauscherkerns 2 im Gehäuse 1. Aus der 5 ist ersichtlich, dass ferner Federelemente 26 in den erwähnten Spalten vorhanden sind, die etwa auf der halben Länge L des Wärmetauscherkerns 2 sitzen und die ebenfalls der Vibrationsdämpfung dienen. Ferner ermöglichen die zusätzlichen Turbulenzbleche 24a, dass die Spalthöhen etwas größer gewählt werden können und somit das Einschieben des Wärmetauscherkerns 2 erleichtern, was wegen der relativ großen Länge des Wärmetauschers erwähnt werden muss.
  • Im dargestellten Ausführungsbeispiel strömen das Abgas und ein flüssiges Kühlmittel im Gleichstrom durch den Wärmetauscher. In der 4 wurden entsprechende Pfeile eingezeichnet. Die Blockpfeile zeigen das durch die Flachrohre 23 strömende Abgas und die fett gezeichneten Pfeile zeigen den Strom des Kühlmittels an. Das Abgas kommt über den Eintritt 5 und strömt zum Austritt 6, am gegenüberliegenden Ende des Wärmetauschers. Das Kühlmittel strömt über insgesamt sechs Eintritte 7 in das Gehäuse 1 ein, durchströmt die mit den Turbulenzblechen 24, 24a belegten Zwischenräume zwischen den Flachrohren 23 und strömt über einen einzigen gemeinsamen Austritt 8 aus dem Wärmetauscher aus. Die sechs Eintritte 7 sind in etwa äquidistanten Abständen entlang einer Längsseite des Gehäuses 1 angeordnet. (1 bis 4) Im gezeigten Fall erfolgt auch entlang des Rohres 4 ein Wärmeaustausch zwischen dem Abgas und dem Kühlmittel. Das Abgas strömt in allen Fällen durch den inneren Kanal 42 des Rohres 4. Gemäß 7 sind zwei andere Kanäle 70 – einer links und der andere rechts neben dem Rohr 4 – in der nach innen ragenden Gehäusequerwand 12 vorgesehen, durch die das Kühlmittel zum Austritt 8 strömen kann und dabei in Kontakt mit dem Rohr 4 ist. Prinzipiell spricht nichts dagegen, im Inneren des Rohres 4 bzw. im Kanal 42 einen Turbulator anzuordnen. In einem nicht gezeigten alternativen Fall kann sich der Austritt 8 dicht am Ende des Wärmetauscherkerns 2 befinden, sodass im Rohr 4 kein wesentlicher Wärmeaustausch vorgenommen wird.
  • Die 8 und 9 dienen der Erläuterung eines alternativen Herstellungsverfahrens für Wärmetauscher, das vorzugsweise für etwas kürzere Wärmetauscher und für bestimmte Längenverhältnisse des Wärmetauscherkerns 2 und des Rohres 4 sowie in Abhängigkeit von wirtschaftlichen Aspekten vorteilhaft sein kann. Es wird zunächst eine Baueinheit aus dem Wärmetauscherkern 2 und dem Rohr 4 geschaffen. Das Rohr 4 kann beispielsweise am Anschlusssammler 3 angeschweißt (Schweißnaht 45) werden. Anschließend wird die gesamte Baueinheit in das Gehäuse 1 geschoben. Die Baueinheit wird am äußeren Rohrende 41 und am Rohrboden 27 im Gehäuse 1 befestigt.

Claims (11)

  1. Wärmetauscher in einem Gehäuse (1) mit zwei stirnseitigen Gehäuseenden (10, 11) und mit einem im Gehäuse angeordneten Wärmetauscherkern (2), der wenigstens an seiner einen Stirnseite (20, 21) einen Anschlusssammler (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscherkern (2) mit seinem Anschlusssammler (3) wesentlich kürzer als das Gehäuse (1) ausgebildet ist und dass ein Rohr (4) im Gehäuse (1) befestigt ist, das an einem Rohrende (40) am Anschlusssammler (3) angeschlossen ist und dessen anderes Rohrende (41) ungefähr bis zu einem stirnseitigen Gehäuseende (10 oder 11) reicht, wobei das eine Rohrende (40) entweder in eine Öffnung des Anschlusssammlers (3) hineinragt oder einen Stutzen des Anschlusssammlers (3) in sich aufnimmt.
  2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (4) als Schrumpfsitz (43) mit nach innen ragenden Gehäuseteilen (12) fest verbunden ist.
  3. Wärmetauscher nach mindestens einem der Ansprüche 1–2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dichtung (30) zwischen der Öffnung des Anschlusssammlers (3) und dem Rohr (4) angeordnet ist.
  4. Wärmetauscher nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) ein Gussgehäuse ist und an beiden gegenüberliegenden Gehäuseenden (10, 11) offen ist, wobei das Rohr (4) ein gerades Rohr ist, das sich koaxial in dem etwa rohrförmigen Gussgehäuse (1) erstreckt.
  5. Wärmetauscher nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das andere Rohrende (41) oder das eine Ende (10) des Gehäuses (1) an eine Abgasrückführleitung für gekühltes Abgas oder an eine Luftleitung für komprimierte gekühlte Ladeluft angeschlossen ist.
  6. Wärmetauscher nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (L) des Wärmetauscherkerns (2) einschließlich des Anschlusssammlers (3) 50% bis 90% der Länge des Gehäuses (1) entspricht.
  7. Wärmetauscher nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass entlang des Rohres (4) wenigstens ein Kanal (42) im Rohr (4) für das eine Fluid ausgebildet und wenigstens ein anderer Kanal (70) zwischen dem Rohr (4) und der Gehäusewand für das andere Fluid vorhanden ist.
  8. Wärmetauscher nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche 1–7, dadurch gekennzeichnet, dass entlang des Rohres (4) keine Wärmetauscherfunktion vorhanden ist.
  9. Herstellungsverfahren für Wärmetauscher gemäß mindestens einem der vorstehenden Ansprüche 1–8, bei dem ein Wärmetauscherkern (2) mit einem an wenigstens einer Stirnseite angeordneten Anschlusssammler (3) in ein Gehäuse (1) geschoben und befestigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rohr (4) in dem Gehäuse (1) befestigt wird und dass der Wärmetauscherkern (2) mit seinem Anschlusssammler (3) an einem Ende des Rohres (4) angeschlossen wird.
  10. Herstellungsverfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) als Gussgehäuse hergestellt wird, wobei das Rohr (4) in eine Gussform eingelegt und im Zuge des gießtechnischen Prozesses an inneren, integralen Gehäuseteilen (12) befestigt wird.
  11. Herstellungsverfahren für Wärmetauscher gemäß mindestens einem der vorstehenden Ansprüche 1–8, bei dem ein Wärmetauscherkern (2) mit einem an wenigstens einer Stirnseite angeordneten Anschlusssammler (3) in ein Gehäuse (1) geschoben und befestigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst eine Baueinheit aus dem Wärmetauscherkern (2) und einem am Anschlusssammler (3) befestigten Rohr (4) bereitgestellt wird, deren Länge ungefähr der Gehäuselänge entspricht und dass die Baueinheit in das Gehäuse (1) geschoben und befestigt wird.
DE102011011117.4A 2011-02-12 2011-02-12 Wärmetauscher und Herstellungsverfahren Expired - Fee Related DE102011011117B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011011117.4A DE102011011117B4 (de) 2011-02-12 2011-02-12 Wärmetauscher und Herstellungsverfahren

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011011117.4A DE102011011117B4 (de) 2011-02-12 2011-02-12 Wärmetauscher und Herstellungsverfahren

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102011011117A1 DE102011011117A1 (de) 2012-08-16
DE102011011117B4 true DE102011011117B4 (de) 2016-10-06

Family

ID=46579616

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102011011117.4A Expired - Fee Related DE102011011117B4 (de) 2011-02-12 2011-02-12 Wärmetauscher und Herstellungsverfahren

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102011011117B4 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015014090A1 (de) * 2015-11-03 2017-05-04 Modine Manufacturing Company Strömungshomogenisierung in Wärmeübertragern

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10146258A1 (de) * 2001-09-20 2003-04-17 Behr Gmbh & Co Wärmetauscher und gehäuseartige Halterung für den Wärmetauscher
DE10312788A1 (de) * 2003-03-21 2004-09-30 Behr Gmbh & Co. Kg Abgaswärmetauscher und Dichteinrichtung für Abgaswärmetauscher
EP1816425A2 (de) * 2006-02-07 2007-08-08 Modine Manufacturing Company Abgaswärmetauscher in einer Abgasrückführungsanordnung
EP1870656A2 (de) * 2006-06-22 2007-12-26 Modine Manufacturing Company Wärmetauscher, insbesondere Abgaswärmetauscher
DE102006042936A1 (de) * 2006-09-13 2008-03-27 Modine Manufacturing Co., Racine Wärmeaustauscher, insbesondere Abgaswärmeaustauscher
DE102007036301A1 (de) * 2007-07-31 2009-02-05 Behr Gmbh & Co. Kg Wärmetauschergehäuse, Wärmetauscher oder Baueinheit mit einem oder mehreren Wärmetauschern, Abgasrückführsystem, Ladeluftzuführsystem und Verwendung des Wärmetauschers

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10146258A1 (de) * 2001-09-20 2003-04-17 Behr Gmbh & Co Wärmetauscher und gehäuseartige Halterung für den Wärmetauscher
DE10312788A1 (de) * 2003-03-21 2004-09-30 Behr Gmbh & Co. Kg Abgaswärmetauscher und Dichteinrichtung für Abgaswärmetauscher
EP1816425A2 (de) * 2006-02-07 2007-08-08 Modine Manufacturing Company Abgaswärmetauscher in einer Abgasrückführungsanordnung
EP1870656A2 (de) * 2006-06-22 2007-12-26 Modine Manufacturing Company Wärmetauscher, insbesondere Abgaswärmetauscher
DE102006042936A1 (de) * 2006-09-13 2008-03-27 Modine Manufacturing Co., Racine Wärmeaustauscher, insbesondere Abgaswärmeaustauscher
DE102007036301A1 (de) * 2007-07-31 2009-02-05 Behr Gmbh & Co. Kg Wärmetauschergehäuse, Wärmetauscher oder Baueinheit mit einem oder mehreren Wärmetauschern, Abgasrückführsystem, Ladeluftzuführsystem und Verwendung des Wärmetauschers

Also Published As

Publication number Publication date
DE102011011117A1 (de) 2012-08-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1816425B1 (de) Abgaswärmetauscher in einer abgasrückführungsanordnung
DE102005058204B4 (de) Kühlvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine
DE102008002430A1 (de) Abgaswärmetauscher mit schwingungsgedämpftem Tauscher-Rohrbündel
DE3813339A1 (de) Roehrenwaermetauscher und verfahren zu seiner herstellung
DE102008001659B4 (de) Abgaswärmetauscher mit integrierter Montageschnittstelle
EP2044304A1 (de) Wärmetauscher mit kupplungsanschluss, beispielsweise ladeluftkühler, und kupplungsanschluss für wärmetauscher
EP2863157B1 (de) Wärmeübertrager
EP1657512B2 (de) Wärmetauscher mit offenem Profil als Gehäuse
EP1376043B1 (de) Wärmetauscher mit einem Diffusor
EP1703242A1 (de) Wärmetauscher, insbesondere Kühlflüssigkeitskühler
DE3917173C2 (de) Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauscher-Sammlers
EP1725823A1 (de) Vorrichtung zum austausch von wärme und verfahren zur herstellung einer solchen vorrichtung
DE3142028A1 (de) Oelkuehler
DE102007015146A1 (de) Aluminium System Kühler
DE102011008119A1 (de) Doppelrohr, sowie Doppelrohr-Wärmetauscher
DE102011011117B4 (de) Wärmetauscher und Herstellungsverfahren
DE102010040983A1 (de) Gaskühler
DE102007010530B4 (de) Behälter für einen Wärmetauscher und Wärmetauscher
DE102009041406B3 (de) Wärmeübertrager
DE102006018217A1 (de) Wärmetauscher für Kraftfahrzeuge
EP1862651B1 (de) Isoliervorrichtung für ein, insbesondere von einem heißen Medium durchströmbares Maschinenelement
DE19508570A1 (de) Kühler für ein Kraftfahrzeug
WO2009153022A1 (de) Herstellung eines headers mit stutzen
EP1489373A2 (de) Gehäuseloser Plattenwärmetauscher mit Sammelkasten
DE102016209591A1 (de) Wärmetauscher

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R012 Request for examination validly filed

Effective date: 20120823

R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee