DE102018214912A1 - Radiator for a vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Kühler einer Fahrzeugklimaanlage oder eines Fahrzeugkühlsystems mit mehreren Rohren zwischen zwei Rohrböden, wobei zwischen zumindest zwei benachbarten Rohren eine in Axialrichtung der Rohre wirkende Verstärkung vorgesehen ist.The invention relates to a cooler of a vehicle air conditioning system or a vehicle cooling system with a plurality of tubes between two tube sheets, a reinforcement acting in the axial direction of the tubes being provided between at least two adjacent tubes.
Description
Technisches GebietTechnical field
Die Erfindung betrifft einen Kühler einer Fahrzeugklimaanlage oder eines Fahrzeugkühlsystems. Eine solche Klimaanlage oder ein solches Kühlsystem wird beispielsweise bei einem PKW eingesetzt. Ferner kann eine solche Fahrzeugklimaanlage oder ein solches Kühlsystem auch bei Bussen oder LKWs zum Einsatz kommen.The invention relates to a cooler of a vehicle air conditioning system or a vehicle cooling system. Such an air conditioning system or cooling system is used, for example, in a car. Furthermore, such a vehicle air conditioning system or such a cooling system can also be used in buses or trucks.
Stand der TechnikState of the art
Üblicherweise umfasst ein Kühler für eine Fahrzeugklimaanlage mehrere Rohre, die sich zwischen zwei Rohrböden erstrecken. In diesem Zusammenhang sind Kühler bekannt, bei denen die Einleitung des Kühlmittels in einen der Rohrböden erfolgt, wohingegen die Ableitung der Flüssigkeit durch den jeweils anderen Rohrboden erfolgt. Der Wärmeaustausch erfolgt während des Durchlaufs des Kühlmittels durch die Rohre.A cooler for a vehicle air conditioning system usually comprises a plurality of pipes which extend between two pipe plates. In this context, coolers are known in which the coolant is introduced into one of the tube sheets, whereas the liquid is discharged through the other tube sheet. The heat exchange takes place during the passage of the coolant through the pipes.
Ferner sind Kühler bekannt, bei denen einer der Rohrböden durch eine Abtrennung in zwei Abschnitte unterteilt ist, sodass in einem der Abschnitte dieses Rohrbodens die Zuleitung des Kühlmittels erfolgt, wohingegen im weiteren Abschnitt des entsprechenden Rohrbodens die Ableitung des Kühlmittels erfolgt. Der weitere Rohrboden einer solchen Ausführungsform dient der Umlenkung des Kühlmittels.Furthermore, coolers are known in which one of the tube sheets is divided into two sections by a separation, so that the coolant is supplied in one of the sections of this tube sheet, whereas the coolant is discharged in the further section of the corresponding tube sheet. The further tube sheet of such an embodiment serves to deflect the coolant.
Bei derartigen Kühlern kann es bei bestimmten Fahrzuständen, Witterungsumständen oder im Falle eines Defekts vorkommen, dass ein Zuleitungsventil ein erwärmtes Kühlmittel zurückhält, sodass dieses nicht den Kühler erreicht. Bei niedriger Umgebungstemperatur kühlen die Rohre des Kühlers somit ab.With such coolers, it can occur in certain driving conditions, weather conditions or in the event of a defect that a supply valve retains a heated coolant so that it does not reach the cooler. The tubes of the cooler cool down when the ambient temperature is low.
Wenn sich das Ventil hiernach zügig öffnet, strömt das erhitzte Kühlmittel in einen durch die Umgebungsbedingungen gegebenenfalls stark abgekühlten Kühler. Hierbei werden einige der Rohre mit dem erwärmten Kühlmittel gefüllt, wodurch sich diese Rohre thermisch ausdehnen. Dies führt bedingt durch den erhöhten Temperaturgradienten zu erhöhten thermischen Spannungen, insbesondere im Bereich von Verbindungsstellen zwischen den Rohren und den Rohrböden, wodurch eine Materialermüdung und somit ein Materialversagen auftreten kann. Dies führt letztlich zu einer Leckage im Bereich der Verbindungsstelle eines Rohrs und eines Rohrbodens.If the valve then opens quickly, the heated coolant flows into a cooler that may have cooled down considerably due to the ambient conditions. Here, some of the pipes are filled with the heated coolant, causing these pipes to expand thermally. Due to the increased temperature gradients, this leads to increased thermal stresses, in particular in the area of connection points between the tubes and the tube sheets, as a result of which material fatigue and thus material failure can occur. This ultimately leads to leakage in the area of the connection point of a pipe and a pipe base.
Gegenstand der ErfindungSubject of the invention
Die Erfindung betrifft einen Kühler für eine Fahrzeugklimaanlage oder eines Fahrzeugkühlsystems, der eine erhöhte Lebensdauer aufweist.The invention relates to a cooler for a vehicle air conditioning system or a vehicle cooling system, which has an increased service life.
Der Gegenstand des Anspruchs 1 stellt einen entsprechenden Kühler bereit. Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen aufgeführt und/oder in der nachfolgenden Beschreibung erläutert.The subject matter of claim 1 provides a corresponding cooler. Further preferred embodiments are listed in the dependent claims and / or explained in the description below.
Insbesondere wird ein Kühler einer Fahrzeugklimaanlage oder eines Fahrzeugkühlsystems mit mehreren Rohren zwischen zwei Rohrböden bereitgestellt. Der Kühler zeichnet sich dadurch aus, dass zwischen zumindest zwei benachbarten Rohren eine in Axialrichtung der Rohre wirkende Verstärkung vorgesehen ist. Dies hat den Vorteil, dass mit der derart bereitgestellten Verstärkung einer thermischen Expansion entgegengewirkt wird. Somit kann einer Materialermüdung, insbesondere im Bereich der Verbindungsstellen zwischen Rohren und einem Rohrboden, entgegengewirkt und folglich die Lebensdauer des Kühlers verlängert werden.In particular, a cooler of a vehicle air conditioning system or a vehicle cooling system with a plurality of pipes is provided between two pipe plates. The cooler is characterized in that a reinforcement acting in the axial direction of the tubes is provided between at least two adjacent tubes. This has the advantage that the reinforcement provided in this way counteracts thermal expansion. This can counteract material fatigue, particularly in the area of the connection points between tubes and a tube sheet, and consequently extend the service life of the cooler.
In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, dass zumindest eine Verstärkung in einer Richtung betrachtet, in der die Rohre neben- oder übereinander angeordnet sind, außerhalb der Rohre angeordnet ist. Dieses Vorgehen ermöglicht eine vergleichsweise kostengünstige Fertigung des Kühlers.In this context, it is preferred that at least one reinforcement viewed in a direction in which the tubes are arranged next to or above one another is arranged outside the tubes. This procedure enables a comparatively inexpensive manufacture of the cooler.
Ferner kann es vorgesehen sein, dass die Verstärkung durch ein Verstärkungsgitter gebildet wird, das insbesondere gestanzt wird. Somit kann eine zweckdienliche und kostengünstige Lösung bereitgestellt werden.Furthermore, it can be provided that the reinforcement is formed by a reinforcement grid, which is punched in particular. A useful and inexpensive solution can thus be provided.
Zumindest eine Verstärkung kann, in einer Richtung betrachtet, in der die Rohre neben- oder übereinander angeordnet sind, innerhalb der Projektion der Rohre vorgesehen sein. Diese Anordnung verringert die Tiefe eines solchen Kühlers und stellt eine besonders langlebige Konstruktion bereit.At least one reinforcement, viewed in a direction in which the tubes are arranged next to or above one another, can be provided within the projection of the tubes. This arrangement reduces the depth of such a cooler and provides a particularly durable construction.
Es kann im Rahmen einer Ausführungsform vorgesehen sein, dass die Verstärkung zumindest abschnittsweise durch einen offenporigen Metallschaum gebildet wird. Ein solcher Metallschaum kann nach der Montage der Rohre an den Rohrböden zwischen den Rohren des Kühlers appliziert werden, wobei bevorzugt ist, dass der Metallschaum nach Montage der Rohre und der Rohrböden in die Bereiche zwischen den Rohren eingespritzt wird. Es hat sich gezeigt, dass mit einem Metallschaum eine erhöhte Steifigkeit gezielt eingebracht werden kann.It can be provided in the context of one embodiment that the reinforcement is formed at least in sections by an open-pore metal foam. Such a metal foam can be applied after the installation of the tubes on the tube sheets between the tubes of the cooler, it being preferred that the metal foam is injected into the areas between the tubes after the tubes and tube sheets are installed. It has been shown that increased stiffness can be introduced with a metal foam.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass zumindest eine Verstärkung durch Rippen oder Finnen gebildet wird, die eine höhere Festigkeit aufweisen, als andere, zwischen benachbarten Rohren vorgesehene Rippen oder Finnen. Diese Maßnahme lässt sich besonders vorteilhaft in den Montageablauf zur Fertigung des Kühlers integrieren.According to a further embodiment it is provided that at least one reinforcement is formed by fins or fins which have a higher strength than other fins or fins provided between adjacent tubes. This measure can be integrated particularly advantageously into the assembly process for manufacturing the cooler.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Verstärkung ausschließlich am Einlass der Rohre von einem Rohrboden, und gegebenenfalls bevorzugt an einer Abgrenzung zu einem Auslass der Rohre zu demselben Rohrboden, vorgesehen sein. Somit wird eine ressourcensparende und zielgerichtete Konstruktion umgesetzt.According to a further embodiment, the reinforcement can be provided exclusively at the inlet of the tubes from a tube sheet and, if appropriate, preferably at a delimitation from an outlet of the tubes to the same tube sheet. Thus, a resource-saving and targeted construction is implemented.
In einer Ausführungsform ist es vorgesehen, dass sich benachbarte Verstärkungen im Hinblick auf die axiale Erstreckung unterscheiden. Beispielsweise kann eine der Verstärkungen in axialer Richtung der benachbarten Rohre des Kühlers länger ausgebildet sein als die andere Verstärkung. Bei drei oder mehr Verstärkungen können ein oder mehrere, in axialer Erstreckung gleich oder im Wesentlichen gleich lange Verstärkungen vorgesehen sein, oder alle Verstärkungen unterscheiden sich in ihrer Länge.In one embodiment, it is provided that adjacent reinforcements differ with regard to the axial extent. For example, one of the reinforcements in the axial direction of the adjacent tubes of the cooler can be made longer than the other reinforcement. In the case of three or more reinforcements, one or more reinforcements of the same or essentially the same length can be provided in the axial extent, or all the reinforcements differ in their length.
Die Verstärkung kann angelötet sein, sodass diese entsprechend an einem Rohr oder mehreren Rohren des Kühlers befestigt ist.The reinforcement can be soldered on, so that it is correspondingly attached to one or more tubes of the cooler.
In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass zumindest eine Verstärkung aus Aluminium ausgeführt ist, wodurch eine gewichtsoptimierte Lösung ermöglicht wird. In a further embodiment, it is provided that at least one reinforcement is made of aluminum, which enables a weight-optimized solution.
Ferner kann die Erfindung auf die Verwendung eines Kühlers gemäß einer der genannten Ausführungsformen bei einem Fahrzeug, insbesondere einem PKW, gerichtet sein.Furthermore, the invention can be directed to the use of a cooler according to one of the above-mentioned embodiments in a vehicle, in particular a car.
FigurenlisteFigure list
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1 zeigt anhand einer schematischen Darstellung eine erste Ausführungsform gemäß der Erfindung.1 shows a schematic representation of a first embodiment according to the invention. -
2 zeigt anhand einer schematischen Darstellung eine zweite Ausführungsform der Erfindung.2 shows a schematic representation of a second embodiment of the invention. -
3a zeigt eine schematische Ansicht eines Kühlers mit mehreren Verstärkungen gemäß einer ersten Variante der Erfindung, sowie eine Detailansicht einer der zwischen Rohren vorgesehenen Verstärkung.3a shows a schematic view of a cooler with several reinforcements according to a first variant of the invention, and a detailed view of one of the reinforcements provided between tubes. -
3b zeigt eine Detailansicht einer Verstärkung zwischen benachbarten Rohren gemäß einer zweiten Variante der Erfindung.3b shows a detailed view of a reinforcement between adjacent tubes according to a second variant of the invention. -
4 zeigt eine Detailansicht eines Kühlers mit einer Verstärkung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung.4 shows a detailed view of a cooler with a reinforcement according to a third embodiment of the invention.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten AusführungsformenDetailed description of the preferred embodiments
Nachfolgend werden anhand der beigefügten Figuren bevorzugte Ausführungsformen und Varianten der Erfindung beschrieben, um die Erfindung anschaulich zu erläutern. Die beschriebenen Ausführungsformen und Varianten können jeweils miteinander kombiniert werden. Ferner können weitere Modifikationen mit jeder der beschriebenen Ausführungsformen und Varianten zum Einsatz kommen, um weitere Ausführungsformen der Erfindung auszubilden. Obwohl die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen rein beispielhaft zu verstehen sind, können einzelne Merkmale der Ausführungsformen oder Varianten zur Kennzeichnung der Erfindung herangezogen werden.Preferred embodiments and variants of the invention are described below with the aid of the attached figures in order to explain the invention clearly. The described embodiments and variants can each be combined with one another. Furthermore, further modifications can be used with each of the described embodiments and variants to form further embodiments of the invention. Although the embodiments described below are to be understood purely by way of example, individual features of the embodiments or variants can be used to identify the invention.
Bei dem in
Zwischen den Rohren
Gemäß der in
Gemäß einer ersten Modifikation der ersten Ausführungsform kann es auch vorgesehen sein, dass lediglich die erste Verstärkung
Gemäß einer zweiten Modifikation der ersten Ausführungsform kann die erste Verstärkung
Gemäß einer dritten Modifikation des in
Die erste Ausführungsform sowie die zuvor beschriebenen Modifikationen der ersten Ausführungsform zeichnen sich dadurch aus, dass zwischen zumindest zwei benachbarten Rohren eine in Axialrichtung der Rohre
Im Unterschied zum Kühler
Ähnlich wie in der ersten Ausführungsform sind zwischen den Rohren
Im Bereich der Rohre
Eine erste Verstärkung
Gemäß einer ersten Modifikation der zweiten Ausführungsform können die erste Verstärkung
Gemäß einer zweiten Modifikation der zweiten Ausführungsform haben die Verstärkungen
Gemäß einer dritten Modifikation der zweiten Ausführungsform sind in einem Bereich benachbart zum einlassseitigen Abschnitt
In den
Die Verstärkungen in den
Die versetzte Anordnung der Verstärkung
Bei der in
Gemäß einer ersten Modifikation der dritten Ausführungsform können die Stege der Verstärkung
In einer zweiten Modifikation der dritten Ausführungsform kann die Verstärkung
Gemäß einer dritten Modifikation der dritten Ausführungsform kann die Verstärkung
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