DE102012016442A1

DE102012016442A1 - Wärmetauscher

Info

Publication number: DE102012016442A1
Application number: DE102012016442.4A
Authority: DE
Inventors: Werner Wilding; Sebastian Schwartze
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2012-08-18
Filing date: 2012-08-18
Publication date: 2014-02-20
Also published as: EP2885593B1; CN104583708A; EP2885593A1; US9664459B2; US20150292818A1; WO2014029465A1; CN104583708B

Abstract

Wärmetauscher 1 mit zumindest zwei Sammelkästen 2, die mittels mehrerer Rohre 3 fluidtechnisch miteinander verbunden sind, und einer die Rohre 3 zumindest teilweise umgebenden porösen Metallstruktur 4, wobei der Wärmetauscher 1 eine plattenartige Form mit einer Vorderseite 1a und einer Rückseite 1b aufweist und wobei die Metallstruktur 4 durch eine Vielzahl von Lamellen 5 gebildet wird, die jeweils zwischen zwei benachbarten Rohren 3 gehalten werden und sich auf zumindest einer Seite 1a und/oder 1b des Wärmetauschers 1 über zumindest ein benachbartes Rohr 3 erstrecken.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit zumindest zwei Sammelkästen, die mittels mehrerer Rohre fluidtechnisch miteinander verbunden sind, und einer die Rohre zumindest teilweise umgebenden porösen Metallstruktur, wobei der Wärmetauscher eine plattenartige Form mit einer Vorderseite und einer Rückseite aufweist.
Derartige Wärmetauscher werden häufig zur Kühlung von Fluiden einer Maschine, beispielsweise einer Brennkraftmaschine, eingesetzt. Dazu strömt das zu kühlende Fluid in einen der Sammelkästen ein und gelangt über die vielen Rohre zu einem gegenüberliegenden Sammelkasten. Zur Vergrößerung der Oberfläche sind die Rohre zumindest teilweise mit einer porösen Metallstruktur umgeben. Luft kann den Wärmetauscher quer zu dessen Erstreckungsebene durchströmen und so das Fluid in den Rohren temperieren, insbesondere kühlen.
Die gattungsbildende EP 1 511 696 B1 offenbart einen Wärmetauscher mit zwei Sammelkästen, die mittels mehrerer Rohre fluidtechnisch miteinander verbunden sind, und einer die Rohre zumindest teilweise umgebenden porösen Metallstruktur, wobei der Wärmetauscher eine plattenartige Form mit einer Vorderseite und einer Rückseite aufweist. Nachteilig ist, dass die Beschichtung der einzelnen Rohre mit der porösen Metallstruktur einen hohen verfahrenstechnischen Aufwand darstellt. Weiterhin sei auf die EP 1 553 379 A1 verwiesen, die einen Wärmetauscher mit einer Vielzahl von Flachrohren zeigt, zwischen denen eine poröse Metallstruktur angeordnet ist. Auf der Vorderseite und der Rückseite des Wärmetauschers liegen die Rohre offen, weshalb eine Beschädigung, beispielsweise durch Steinschlag, hier leicht möglich ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher einen einfach herzustellenden und robusten Wärmetauscher bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Ein Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Wärmetauscher ist in Patentanspruch 8 beansprucht.
Ein Wärmetauscher hat zumindest zwei Sammelkästen, die mittels mehrerer Rohre fluidtechnisch miteinander verbunden sind, und eine die Rohre zumindest teilweise umgebende poröse Metallstruktur, wobei der Wärmetauscher eine plattenartige Form mit einer Vorderseite und einer Rückseite aufweist und wobei die Metallstruktur durch eine Vielzahl von Lamellen gebildet wird, die jeweils zwischen zwei benachbarten Rohren gehalten werden und sich auf zumindest einer Seite des Wärmetauschers über zumindest ein benachbartes Rohr erstrecken.
Indem die poröse Metallstruktur, mit der die Rohre des Wärmetauschers zumindest teilweise umgeben sind, aus einer Vielzahl von (identischen) Lamellen gebildet wird, die zwischen zwei benachbarten Rohren gehalten werden und sich auf zumindest einer Seite des Wärmetauscher über zumindest eines der benachbarten Rohre erstrecken, können die Rohre auf sehr einfache und kostengünstige Weise mit einer stark vergrößerten Oberfläche versehen werden, die zudem auch vor Beschädigungen von außen schützt. Die Lamellen bilden dazu auf der mindestens einen Seite des Wärmetauschers, auf der sie sich über das benachbarte Rohr erstrecken, eine vorzugsweise geschlossene Deckfläche vor den Rohren, die mit der Luft anströmende Partikel von den empfindlichen Rohren fernhält. Als Metallstruktur eignen sich unter anderem Schäume, Vliese und feine Gitterstrukturen aus Metall.
In einer bevorzugten Ausführung erstrecken sich die Lamellen jeweils auf der Vorderseite über ein benachbartes Rohr. Strömt die Luft auf der Vorderseite des Wärmetauschers an und auf der Rückseite wieder aus, so ist es ausreichend die Lamellen über die Rohre nur auf der Vorderseite erstrecken zu lassen, da nur hier ein nennenswertes Beschädigungspotential vorhanden ist.
In einer bevorzugten Ausführung sind die Lamellen jeweils L-förmig ausgebildet. Die L-förmigen Lamellen haben einen Basisteil, der von den benachbarten Rohren gehalten wird, und einen Schenkelteil, der sich über eines der benachbarten Rohre erstreckt.
In einer bevorzugten Ausführung ist die Vorderseite des Wärmetauschers eloxiert. Die Beschichtung der Schenkelteile der Lamellen mit Hart-Eloxal erhöht die Widerstandsfähigkeit des Wärmetauschers zusätzlich und kann zudem ein gefälliges Erscheinungsbild durch den Einsatz verschiedener Farben des Eloxals erzeugen.
In einer bevorzugten Ausführung bestehen die Lamellen aus einer Aluminiumlegierung. Aluminium eignet sich besonders gut, da es einen niedrigen Schmelzpunkt besitzt, vergleichsweise leicht und kostengünstig ist. In einer besonders bevorzugten Ausführung ist die Aluminiumlegierung geschäumt. Ein Metallschaum lässt sich besonders einfach in die gewünschte Lamellenform bringen.
In einer bevorzugten Ausführung sind die Rohre als Flachrohre ausgebildet. Flachrohre eignen sich besonders gut, um die Lamellen zwischen sich dauerhaft fest zu fixieren. Die Lamellen können zusätzlich auch noch stoffschlüssig an den Rohren angebunden sein.
Ein Fahrzeug hat mindestens einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher, der in einer besonders bevorzugten Ausführung im eingebauten Zustand an der Vorderseite mit Luft angeströmt werden kann. In einem Fahrzeug dient der Wärmetauscher beispielsweise als Hauptkühler für eine Brennkraftmaschine oder als Klimakondensator. Dieser ist in der Regel an einer Fahrzeugfront hinter einem Ziergitter angeordnet. Die während der Fahrt anprallenden Partikel werden durch die Metallstruktur sicher abgefangen.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
Darin zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Wärmetauschers;
2 eine Schnittansicht eines Wärmetauschers.
Gemäß der 1 hat ein Wärmetauscher 1 zwei einander gegenüberliegende Sammelkästen 2, die mittels mehreren (vorliegend nicht sichtbaren) Rohren 3 fluidtechnisch verbunden sind, so dass in den einen Sammelkasten 2 ein Fluid eintreten kann und über die Rohre 3 zum anderen Sammelkasten 2 gelangt, um dort den Wärmetauscher 1 wieder zu verlassen. Die Rohre 3 sind von einer porösen Metallstruktur 4 umgeben, die durch eine Vielzahl von Lamellen 5 gebildet wird. Die Lamellen 5 bestehen aus einem Metallschaum und haben eine L-förmige Ausgestaltung mit einem (vorliegend nicht sichtbaren) Basisteil 5a und einem Schenkelteil 5b, wobei diese mit dem Basisteil 5a zwischen zwei benachbarten Rohren 3 gehalten werden können und der Schenkelteil 5b sich auf der Vorderseite 1a der Wärmetauschers 1 schützend über jeweils eines der benachbarten Rohre 3 erstreckt.
In der 2 ist der Verbund aus Rohren 3 und Lamellen 5 noch einmal im Schnitt gezeigt. Zwei benachbarte Rohre 3 halten jeweils den Basisteil 5a einer Lamelle 5, so dass sich der Schenkelteil 5b auf der Vorderseite 1a über eines der benachbarten Rohre 3 erstrecken kann. Die Lamellen 5 bilden im Verbund die schützende Metallstruktur 4. Die Schenkelteile 5b können zur weiteren Erhöhung der Schutzwirkung mit einem Hart-Eloxal beschichtet sein. Auf der Rückseite 1b des Wärmetauschers liegen die Rohre 3 teilweise frei. Im eingebauten Zustand strömt die Luft durch den Wärmetauscher 1 von der Vorderseite 1a zu dessen Rückseite 1b.
Bezugszeichenliste

1: Wärmetauscher
1a: Vorderseite
1b: Rückseite
2: Sammelkasten
3: Rohr
4: Metallstruktur
5: Lamelle
5a: Basisteil
5b: Schenkelteil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1511696 B1 [0003]
EP 1553379 A1 [0003]

Claims

Wärmetauscher (1) mit zumindest zwei Sammelkästen (2), die mittels mehrerer Rohre (3) fluidtechnisch miteinander verbunden sind, und einer die Rohre (3) zumindest teilweise umgebenden porösen Metallstruktur (4), wobei der Wärmetauscher (1) eine plattenartige Form mit einer Vorderseite (1a) und einer Rückseite (1b) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallstruktur (4) durch eine Vielzahl von Lamellen (5) gebildet wird, die jeweils zwischen zwei benachbarten Rohren (3) gehalten werden und sich auf zumindest einer Seite (1a, 1b) des Wärmetauschers (1) über zumindest ein benachbartes Rohr (3) erstrecken.
Wärmetauscher (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Lamellen (5) jeweils auf der Vorderseite (1a) über ein benachbartes Rohr (3) erstrecken.
Wärmetauscher (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (5) jeweils L-förmig ausgebildet sind.
Wärmetauscher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorderseite (1a) des Wärmetauschers (1) eloxiert ist.
Wärmetauscher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (5) aus einer Aluminiumlegierung bestehen.
Wärmetauscher (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung geschäumt ist.
Wärmetauscher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre (3) als Flachrohre ausgebildet sind.
Fahrzeug mit mindestens einem Wärmetauscher (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Fahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (1) im eingebauten Zustand an der Vorderseite (1a) mit Luft angeströmt werden kann.