DE102015010885A1

DE102015010885A1 - Wärmetauscher und Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE102015010885A1
Application number: DE102015010885.9A
Authority: DE
Inventors: Marius Dornseif; Thomas Eckert; Frank Becker; Jürgen Zeitlinger
Original assignee: Modine Manufacturing Co
Current assignee: Modine Manufacturing Co
Priority date: 2015-08-20
Filing date: 2015-08-20
Publication date: 2017-02-23
Also published as: MX2018002092A; EP3337965A1; EP3337965A4; US20180245858A1; US10830539B2; CN107849967A; WO2017031264A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit einem Stapel aus Plattenpaaren oder Rohren (1) und dazwischen angeordneten Rippen (2) und mit einer Durchbrüche (3) aufweisenden Deckplatte (4) auf dem Stapel sowie mit einem Einlassstutzen (5) und einem Auslassstutzen (6), wobei der Wärmetauscher in einem Gehäuse (7) angeordnet ist und ein Rand (40) der Deckplatte (4) mit einem Rand (70) einer Einsetzöffnung (71) im Gehäuse (7) verbunden ist. Ein mit Funktionselementen ausgerüsteter und günstig herstellbarer Wärmetauscher wird erfindungsgemäß dadurch bereitgestellt, dass der Einlassstutzen (5) und/oder der Auslassstutzen (6) zu einem Adapter (10) gehören, der abdichtend auf der Deckplatte (4) liegt, der am Gehäuse (7) befestigt ist und der eine Fluidverbindung zu den Durchbrüchen (3) und den Rohren (1) bereitstellt. Ferner wird auch ein entsprechendes Herstellungsverfahren vorgeschlagen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit einem Stapel aus Plattenpaaren oder aus Rohren und mit dazwischen angeordneten Rippen sowie mit einer Durchbrüche aufweisenden Deckplatte auf dem Stapel, mit einem Einlassstutzen und einem Auslassstutzen, wobei der Wärmetauscher in einem Gehäuse angeordnet ist und ein Rand der Deckplatte mit einem Rand einer Einsetzöffnung des Gehäuses verbunden ist.
Es wird auch ein Herstellungsverfahren für diesen Wärmetauscher vorgeschlagen.
Der Wärmetauscher ist aus der DE 10 2012 006 346 B4 bekannt. Auf der Deckplatte des bekannten Wärmetauschers befinden sich ein Einlassstutzen und ein Auslassstutzen, um eine Kühlflüssigkeit durch die Durchbrüche der Deckplatte, die mit Öffnungen in Breitseiten von Flachrohren korrespondieren, in die Flachrohre des Stapels hinein bzw. aus den Flachrohren herauszuleiten. Die Stutzen sind unmittelbar an der Deckplatte angelötet worden.
Solche Wärmetauscher müssen oft mit Funktionselementen wie Sensoren, Entlüftungen oder dergleichen ausgerüstet werden, ohne dass dadurch deren Herstellungskosten wesentlich erhöht werden dürfen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Wärmetauschers, der mit Funktionselementen ausgerüstet ist, wobei die Herstellung dieses Wärmetauschers lückenlos in einen vorhandenen Prozess eingebunden sein soll.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Wärmetauscher gelöst, der die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist. Ein Herstellungsverfahren für den Wärmetauscher befindet sich im Patentanspruch 10.
Durch das Vorsehen eines Adapters, vorzugsweise hergestellt aus Kunststoff, muss der vorhandene Herstellungsprozess des Wärmetauschers nicht geändert werden. Nachdem der bereits in einem Lötofen gelötete Stapel in das Gehäuse eingesetzt und eine Schweißnaht zwischen dem Rand der Deckplatte und dem Rand einer Einsetzöffnung des Gehäuses ausgebildet worden ist, wird der Adapter nachfolgend auf die Deckplatte gesetzt und mittels seiner Kragarme an Befestigungspunkten des Gehäuses befestigt.
Der Einlassstutzen und/oder der Auslassstutzen gehören zu dem Adapter, der zur Deckplatte hin abgedichtet ist und eine Fluidverbindung zu den Durchbrüchen und den Rohren bereitstellt.
Die Erfinder weisen darauf hin, dass – wenigstens gemäß einer bevorzugten Ausführung – das Einschweißen und das Löten des Stapels in einem Lötofen vereinfacht worden sind, da auf der Deckplatte – im Unterschied zum vorne erwähnten Stand der Technik – keine störenden auch raumgreifenden und das Lötgewicht erhöhenden Metallstutzen vorhanden sind.
Wegen weiterer Merkmale wird auf die Patentansprüche 2–9 verwiesen, um mehrfache Wiederholungen an dieser Stelle zu vermeiden.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Figuren beschrieben.
FIGURENKURZBESCHREIBUNG
Die 1 zeigt eine perspektivische Ansicht des noch unvollendeten Wärmetauschers.
Die 2 zeigt den vollendeten Wärmetauscher.
Die 3 zeigt ein Gehäuse ohne Wärmetauscher.
Die 4 zeigt einen Schnitt durch den Wärmetauscher gemäß 2 und zwar im Bereich eines Adapters, jedoch um 180° gedreht dargestellt, was einer vorgesehenen Einbauposition des Wärmetauschers z. B. in einem Motorraum eines Kraftfahrzeugs entspricht.
Die 5–7 zeigen verschiedene Adapter in perspektivischen Ansichten.
Die 8 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel.
Der Wärmetauscher aus den gezeigten Ausführungsbeispielen ist ein Ladeluftkühler, mit dem komprimierte Ladeluft mittels einer Flüssigkeit gekühlt wird.
Die Angabe dieser Verwendung soll beliebige andere Verwendungen nicht ausschließen, insbesondere solche nicht ausschließen, bei denen ein Gas mit der Flüssigkeit im Wärmeaustausch ist.
Die 1 oder 2 aber insbesondere die 4 zeigt, dass der Wärmetauscher einen Stapel aus Rohre 1 bildenden Plattenpaaren und dazwischen angeordneten Rippen 2 umfasst. Die Rohre 1 könnten auch anderweitig dargestellt werden. Hierzu kann im Bedarfsfall auch auf den eingangs zitierten Stand der Technik verwiesen werden.
Auf dem Stapel befindet sich eine Deckplatte 4. Die Deckplatte 4 besitzt zwei Durchbrüche 3. Oberhalb der Deckplatte 4 befindet sich ein Adapter 10. Der Adapter 10 ist ein vorzugsweise als Spritzgusserzeugnis vorzugsweise aus Kunststoff hergestelltes Teil. Gemäß den 1, 2 und 7 ist der Adapter 10 einteilig. Die 6 zeigt eine zweiteilige Variante. Der Adapter 10 enthält einen Einlassstutzen 5 und einen Auslassstutzen 6 für die Flüssigkeit. Ferner enthält der Adapter 10 Kanäle zur Darstellung einer Fluidverbindung in den Wärmetauscher hinein und auch zurück zum Auslassstutzen 6.
Wie man aus 7 sehen kann, besitzt der Adapter 10 dazu an seiner Unterseite zwei Öffnungen 12, mit je einer Dichtung 13 um deren Ränder herum. Die Öffnungen 12 korrespondieren mit den erwähnten Durchbrüchen 3. In den Platten 1 befinden sich bekanntlich weitere Löcher 15 (4), die ebenfalls mit den Öffnungen 12 und den Durchbrüchen 3 korrespondieren, sodass jedes Plattenpaar oder jedes Rohr, insbesondere jedes Flachrohr 1 des Stapels von der Flüssigkeit durchströmt werden kann.
Die Ladeluft, in 2 symbolisiert durch zwei Pfeile, durchströmt die Rippen 2 und wird entsprechend abgekühlt. In 1 zeigt eine gestrichelte Linie mit einem Pfeil einen etwa u-förmigen Weg der Flüssigkeit durch die Rohre 1 an.
Der beschriebene Adapter 10 wird erst dann montiert, wenn zuvor der gelötete Stapel in eine Einsetzöffnung 71 eines Gehäuses 7 eingesetzt und ein Rand 40 der Deckplatte 4 mit einem Rand 70 der Einsetzöffnung 71 fest verbunden wurde, insbesondere verbunden mittels einer Schweißnaht.
Der Adapter 10 besitzt über die bereits beschriebenen Merkmale hinaus Kragarme 11, im Ausführungsbeispiel drei Stück davon, die der Befestigung des Adapters 10 am Gehäuse 7 dienen. Das Gehäuse 7 wurde deshalb mit Befestigungspunkten 72 ausgerüstet. Die Ausbildung der Befestigungspunkte 72 kann z. B. in einem Zug mit der Herstellung des Gehäuses 7 erfolgen und stellt demnach kaum einen zusätzlichen Aufwand dar. Die Befestigung erfolgt im Ausführungsbeispiel durch Anschrauben.
Die Ausführungsbeispiele zeigen der Einfachheit halber Befestigungspunkte 72, die etwa auf einem Niveau mit der Deckplatte 4 angeordnet sind. Deshalb können sich die Kragarme 11 ohne Abknickung oder dergleichen Gestaltung über den Rand 40 der Deckplatte 4 hinaus erstrecken. In nicht gezeigten Ausführungen ist das Gehäuse 7 demgegenüber an Restriktionen angepasst worden, mit der Folge, dass auch die Befestigungspunkte 72 beispielsweise unterhalb – in manchen Fällen auch oberhalb – des Niveaus der Deckplatte 4 angeordnet sind. In solchen Fällen werden die Kragarme 11 mit einem oder gar mit mehreren Knicken oder dergleichen ausgebildet, um die Befestigungspunkte 72 zu erreichen.
Ferner besitzt der Adapter 10 der Ausführungsbeispiele auch ein Entlüftungsröhrchen 14 mit einem zugehörigen Anschluss nach außerhalb, um Gaseinschlüsse aus der Flüssigkeit ableiten zu können. Im Ausführungsbeispiel befindet sich ein Ende des Röhrchens 14 an einem geodätisch oben liegenden Punkt innerhalb eines im Stapel ausgebildeten Auslassraums 8 (4). In einem anderen Ausführungsbeispiel wurde dafür der Einlassraum 9 vorgesehen.
Das Bezugszeichen 15 bezeichnet einen Temperatursensor, der die Temperatur der Flüssigkeit aufnimmt und einer leistungsgerechten Regelung, beispielsweise des Volumenstroms der Flüssigkeit dienen kann. Ein entsprechender Raum zum Einbau des Sensors 15 ist ein Bestandteil des Adapters 10. Solche und möglicherweise auch noch andere Zusatzfunktionen sind mittels des Adapters 10 günstig darstellbar.
Auch die 5 und 6 sind so weit selbsterklärend. Die dort gezeigten Adapter 10 ermöglichen unter anderem die Darstellung verschiedener Anschlusspositionen der Stutzen 5, 6.
Im Ausführungsbeispiel gemäß der 8 wurde – im Unterschied zum bereits beschriebenen Ausführungsbeispiel – lediglich der Auslassstutzen 6 im Adapter 10 integriert. Der Einlassstutzen 5 befindet sich auf der Deckplatte 4. Dieser könnte sich aber auch an einem anderen Ort befinden, beispielweise an einer gegenüberliegenden Seite des Stapels. Es liegt auf der Hand, dass die beiden Stutzen 5, 6 auch ausgetauscht werden können, also der Adapter 10 könnte anstelle des Auslassstutzens 6 den Einlassstutzen 5 enthalten. Die beschriebenen und gezeigten Zusatzfunktionen (Entlüftung 14, Sensor 15 u. a.) des Adapters 10 bleiben erhalten.
Wie man mit Blick auf die 8 ahnen kann, erfordert dieses Ausführungsbeispiel eine entsprechend geänderte Plattengestaltung mit einer anderen Durchströmungscharakteristik (Pfeile) der Plattenpaare oder der Rohre, die an sich jedoch bekannt ist (nicht gezeigt).
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102012006346 B4 [0003]

Claims

Wärmetauscher mit einem Stapel aus Plattenpaaren oder Rohren (1) und dazwischen angeordneten Rippen (2) und mit einer Durchbrüche (3) aufweisenden Deckplatte (4) auf dem Stapel, mit einem Einlassstutzen (5) und einem Auslassstutzen (6), und mit einem Gehäuse (7), in dem der Stapel angeordnet ist, wobei ein Rand (40) der Deckplatte (4) mit einem Rand (70) einer Einsetzöffnung (71) des Gehäuses (7) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlassstutzen (5) und/oder der Auslassstutzen (6) zu einem Adapter (10) gehören/gehört, der abdichtend auf der Deckplatte (4) liegt, der am Gehäuse (7) befestigt ist und der eine Fluidverbindung zu den Durchbrüchen (3) und den Rohren (1) oder den Plattenpaaren bereitstellt.
Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter (10) Kragarme (11) aufweist, an deren abstehenden Enden die Befestigung an Befestigungspunkten (72) des Gehäuse (7) ausführbar ist.
Wärmetauscher nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter (10) wenigstens zwei zur Deckplatte (4) weisende Öffnungen (12) aufweist, die mit den Durchbrüchen (3) korrespondieren.
Wärmetauscher nach den vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Kragarme (11) entweder gerade oder mit Abknickungen versehen ausgebildet sind, um die Befestigungspunkte (72) zu erreichen.
Wärmetauscher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (12) unmittelbar oberhalb der Durchbrüche (3) angeordnet sind, wobei sich an einer Öffnung einer der Stutzen befindet und wobei die andere Öffnung eine hydraulische Verbindung über einen im Adapter (10) ausgebildeten Kanal zu dem am anderen Ende des Adapters (10) angeordneten anderen Stutzen bereitstellt.
Wärmetauscher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter (10) ein Spritzgusserzeugnis aus Kunststoff ist.
Wärmetauscher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter (10) mit Zusatzfunktionen ausgerüstet ist.
Wärmetauscher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter (10) einen Raum zur Unterbringung eines Sensors (15) bereitstellt, der in Kontakt mit der Fluidverbindung steht.
Wärmetauscher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter (10) ein Entlüftungsröhrchen (14) enthält, welches in einen innerhalb des Stapels ausgebildeten Flüssigkeitsraum ragt.
Herstellungsverfahren für einen Wärmetauscher, der gemäß einem der vorstehenden Ansprüche ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (7) mit Befestigungspunkten (72) für den Adapter (10) versehen ist und dass der Adapter (10) nach dem Einbau des Stapels des Wärmetauschers in das Gehäuse (7) auf dessen Deckplatte (4) gesetzt und mit den Befestigungspunkten (72) verbunden wird.