DE10230852A1 - Heat exchangers, in particular intercoolers for motor vehicles - Google Patents

Heat exchangers, in particular intercoolers for motor vehicles Download PDF

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Karsten Dipl.-Ing. Emrich
Reinhard Heine
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Mahle Behr GmbH and Co KG
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Behr GmbH and Co KG
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere Ladeluftkühler für Kraftfahrzeuge, bevorzugt für Nutzfahrzeuge, mit einem ersten Sammelkasten und mit einem zweiten Sammelkasten für ein erstes Medium, wobei die beiden Sammelkästen jeweils einen ersten Medienanschluss für das erste Medium aufweisen und über mindestens ein Wärmetauscherelement miteinander kommunizierend verbunden sind und mit einem, das Wärmetauscherelement aufnehmenden, im Inneren ein zweites Medium führenden Gehäuse, das zweite Medienanschlüsse für das zweite Medium aufweist. Es ist vorgesehen, dass das Gehäuse (8) derart ausgebildet ist, dass in seinem Inneren mindestens ein Sammelkasten (2, 3), vorzugsweise beide Sammelkästen (2, 3), zumindest teilweise mit zumindest bereichsweise vorliegendem Abstand zur Gehäuseinnenwand mit aufgenommen ist/sind.The invention relates to a heat exchanger, in particular intercooler for motor vehicles, preferably for commercial vehicles, with a first header and a second header for a first medium, wherein the two header boxes each having a first media connection for the first medium and communicating with each other via at least one heat exchanger element are and with a, the heat exchanger element receiving, inside a second medium leading housing having second media ports for the second medium. It is provided that the housing (8) is formed such that in its interior at least one collecting box (2, 3), preferably both collecting tanks (2, 3), at least partially with at least partially present existing distance to the housing inner wall is / are included ,

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere Ladeluftkühler für Kraftfahrzeuge, bevorzugt für Nutzfahrzeuge, mit einem ersten Sammelkasten und mit einem zweiten Sammelkasten für ein erstes Medium, wobei die beiden Sammelkästen jeweils einen ersten Medienanschluss für das erste Medium aufweisen und über mindestens ein Wärmetauscherelement miteinander kommunizierend verbunden sind und mit einem, das Wärmetauscherelement aufnehmenden, im Inneren ein zweites Medium führendes Gehäuse, das zweite Medienanschlüsse für das zweite Medium aufweist.The invention relates to a heat exchanger, in particular Intercooler for motor vehicles, preferred for Commercial vehicles, with a first collection box and with a second Collection box for one first medium, wherein the two collecting tanks each have a first media connection for the have first medium and over at least one heat exchanger element communicating with each other and with one, the heat exchanger element receiving, inside a second medium leading housing, the second media connections for the second Medium comprises.

Derartige Wärmetauscher sind bekannt. Sie dienen in Kraftfahrzeugen zur Bereitstellung gekühlter Ladeluft. Die Ladeluft wird mittels Kühlluft abgekühlt, wobei als Kühlluft der Fahrtwind des Fahrzeugs oder von einem Lüfter geförderte Umgebungsluft eingesetzt wird. Die beiden Sammelkästen des bekannten Wärmetauschers sind beispielsweise über Ladeluftrohre miteinander verbunden, wobei -zur Oberflächenvergrößerung- zwischen den Ladeluftrohren Kühlrippen angeordnet sind. Diese Kühlrippen werden von der Kühlluft durchströmt, wobei ein die Ladeluftrohre aufnehmendes Gehäuse vorgesehen ist. Das Gehäuse wird von Gehäusewandungen gebildet, die den Zwischenraum zwischen den beiden Sammelkästen überbrücken. Die Kühlluft tritt quer zum Längserstreckungsverlauf der Ladeluftrohre in das Gehäuse mit seitlichem Abstand zum einen Sammelkasten ein, wird dort um 90° umgelenkt, durchströmt das Gehäuse in Richtung der Ladeluftrohre und verlässt das Gehäuse mit Abstand zum anderen Sammelkasten in einer Richtung, die rechtwinklig zur Längserstreckung der Ladeluftrohre steht. Die erwähnte Luftumlenkung der Kühlluft führt zu einem relativ großen Druckverlust. Ferner gelangt die Kühlluft nicht mit der gesamten Länge der Ladeluftrohre in Kontakt, das heißt, die an den jeweiligen Sammelkasten angrenzenden Abschnitte der Ladeluftrohre werden nicht oder nicht hinreichend von der Kühlluft gekühlt. Insgesamt liegt daher ein nicht befriedigender Wirkungsgrad vor.Such heat exchangers are known. They serve in motor vehicles for providing cooled charge air. The charge air is by means of cooling air cooled, being as cooling air the wind of the vehicle or by a fan funded ambient air used becomes. The two collection boxes the known heat exchanger are over for example Charge air pipes connected to each other, whereby -zur Oberflächenvergrößerung- between the charge air ducts cooling fins are arranged. These cooling fins be from the cooling air flows through wherein a the charge air ducts receiving housing is provided. The housing will of housing walls formed, which bridge the gap between the two manifolds. The cooling air occurs transverse to the longitudinal extent the charge air pipes in the housing with a lateral distance to a collection box, is there around 90 ° deflected, flows through the housing in the direction the charge air pipes and leaves the housing at a distance to the other collection box in one direction, the right angle to the longitudinal extent the charge air pipes is. The mentioned Air deflection of the cooling air leads to a relatively large one Pressure loss. Furthermore, the cooling air does not reach the whole Length of Charge air pipes in contact, that is, to the respective collection box adjacent sections of the charge air ducts will not or will not sufficiently from the cooling air cooled. Overall, therefore, there is an unsatisfactory efficiency.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Wärmetauscher der eingangs genannten Art anzugeben, der ohne Bauformvergrößerung und bei nur geringem Kühlluftbedarf eine sehr gute Wärmetauschfunktion, insbesondere Kühlleistung, erbringt.The invention is the task Basically, a heat exchanger to specify the type mentioned, without enlargement of the form and with only low cooling air requirement a very good heat exchange function, especially cooling capacity, he brings.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Gehäuse derart ausgebildet ist, dass in seinem Inneren mindestens ein Sammelkasten, vorzugsweise beide Sammelkästen, zumindest teilweise mit zumindest bereichsweise vorliegendem Abstand zur Gehäuseinnenwand mit aufgenommen ist/sind. Diese erfindungsgemäße Bauweise ermöglicht es, die zweiten Medienanschlüsse derart zu platzieren, dass die volle oder die fast volle Länge des Wärmetauscherelements, insbesondere der Ladeluft-Rohre, vom zweiten Medium beaufschlagt werden und daher ein entsprechend hoher Wirkungsgrad erzielt ist. Die zweiten Medienanschlüsse können beispielsweise im Bereich der Sammelkästen derart angeordnet sein, dass das zweite Medium zunächst außen entlang an einem Teil des zugeordneten Sammelkastens oder entlang des gesamten Sammelkastens strömt, dann auf das Wärmetauscherelement trifft und dort über eine entsprechend große Strecke die Wärmetauschung vornimmt. Gelangt das Medium dann in den Bereich des anderen Sammelkastens, so strömt es dort zumindest eine Teilstrecke außen entlang und verlässt die Anordnung über den zweiten Medienanschluss. Durch den zumindest bereichsweise vorliegenden Abstand der Gehäuseinnenwand zu mindestens einem, vorzugsweise beiden Sammelkästen, ist sichergestellt, dass das zweite Medium über den zweiten Me dienanschluss in das Gehäuse einströmen und zu dem Wärmetauschelement gelangen kann. Entsprechendes gilt für das Ausströmen des zweiten Mediums aus dem Gehäuse, das heißt, das zweite Medium kann in einem solchen Falle das Wärmetauscherelement bis zu seinem Ende hin beströmen und wird erst dann abgeführt.This object is achieved according to the invention solved, that the case is formed such that in its interior at least one collecting box, preferably both headers, at least partially with at least partially present distance to the housing inner wall is included / are. This construction according to the invention makes it possible the second media connections such that the full or almost full length of the Heat exchanger element, in particular the charge air pipes, acted upon by the second medium and therefore a correspondingly high efficiency is achieved. The second media connections can be arranged for example in the field of collection boxes such that the second medium first Outside along a part of the associated header box or along the entire collecting tank flows, then on the heat exchanger element meets and over there a correspondingly large Route the heat exchange performs. If the medium then reaches the area of the other collecting tank, so flows there at least a section along the outside and leaves the arrangement on the second media connection. Due to the at least partially present distance the housing inner wall to at least one, preferably two headers, it is ensured that the second medium over the second Me dienanschluss flow into the housing and to the heat exchange element can get. The same applies to the outflow of the second medium from the housing, this means, the second medium may in such a case the heat exchanger element flow to its end and only then is discharged.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Gehäuse die Sammelkästen vollständig aufnimmt. Diese Anordnung bietet einerseits die erwähnte größtmögliche Kontaktstrecke des zweiten Mediums mit dem Wärmetauscherelement und eröffnet ferner die Möglichkeit, die zweiten Medienanschlüsse für das Zuführen und das Abführen des zweiten Mediums derart anzuordnen, dass ein möglichst geringer Druckverlust auftritt, das heißt, das zweite Medium wird möglichst nicht ein- oder mehrfach derart stark in seiner Richtung umgelenkt, dass sich ein spürbarer Druckverlust einstellt. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die zwei Medienanschlüsse den beiden Sammelkästen derart zugeordnet sind, dass der erste Sammelkasten zwischen dem zweiten Medienanschluss und dem Wärmetauscherelement und der zweite Sammelkasten zwischen dem anderen zweiten Medienanschluss und dem Wärmetauschelement liegt. Das einströmende zweite Medium trifft in einem solchen Falle zunächst auf den Sammelkasten, strömt an diesem entlang oder umströmt ihn, und gelangt dann zu dem Wärmetauscherelement, von dort auf den anderen Sammelkasten, strömt dort entlang oder umströmt diesen und gelangt dann zum zweiten Medienanschluss, der das zweite Medium abführt. Die Strömungsrichtungen sind derart gewählt, dass das zweite Medium im Bereich der zweiten Medienanschlüsse die gleiche oder etwa die gleiche Richtung aufweist wie im Wärmetauscherelement, das heißt, sie werden nicht -wie im Stand der Technik- quer zur Strömung im Wärmetauscherelement zu- und abgeführt, sondern in gleicher Richtung. Dementsprechend tritt nur ein geringer Druckverlust auf, insbesondere wenn das Umströmungsprofil des jeweiligen Sammelkastens derart ausgestaltet wird, dass das Entlangströmen oder Umströmen des jeweiligen Sammelkastens laminar erfolgt, also eine im Wesentlichen wirbelfreie Strömung des zweiten Mediums vorliegt.According to a development of the invention it is provided that the housing completely accommodates the headers. This arrangement on the one hand offers the mentioned largest possible contact distance of the second medium with the heat exchanger element and also opens up the possibility of arranging the second media connections for the supply and the discharge of the second medium so that the lowest possible pressure loss occurs, that is, the second medium is possible not one or more so strongly deflected in his direction that sets a noticeable pressure loss. In particular, it may be provided that the two media connections are assigned to the two header tanks in such a way that the first header tank lies between the second media connection and the heat exchanger element and the second header tank is located between the other second media connection and the heat exchange element. In such a case, the inflowing second medium first strikes the collecting box, flows past it or flows around it, and then reaches the heat exchanger element, from there to the other collecting box, flows there or flows around it and then reaches the second medium connection, the second medium dissipates. The flow directions are selected such that the second medium in the region of the second media connections has the same or approximately the same direction as in the heat exchanger element, that is to say they are not supplied and removed transversely to the flow in the heat exchanger element, as in the prior art. but in the same direction. Accordingly, only a slight pressure loss occurs, in particular when the flow profile of the respective header tank is designed such that the Ent long flow or flow around the respective header laminar, so there is a substantially vortex-free flow of the second medium.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Strömungsrichtung des ersten Mediums in dem Sammelkasten quer, insbesondere rechtwinklig, zur Strömungsrichtung des ersten Mediums im Wärmetauscherelement verläuft. Das erste Medium strömt daher in den ersten Sammelkasten ein und verlässt diesen quer zur Strömungsrichtung im Sammelkasten, wird also im Sammelkasten umgelenkt, insbesondere rechtwinklig umgelenkt, durchströmt das Wärmetauscherelement und trifft auf den zweiten Sammelkasten. In diesem erfolgt wiederum eine Umlenkung in Richtung der Längserstreckung des Sammelkastens, insbesondere eine rechtwinklige Umlenkung. Das erste Medium tritt dann aus dem zweiten Sammelkasten aus. Die Umlenkung oder Umlenkungen des ersten Mediums sind weniger von Bedeutung, da es sich dabei vorzugsweise um die Ladeluft eines den Wärmetauscher bildenden Ladeluftkühlers handelt, die mit hohem Druck ansteht und daher umlenkungsbedingte Druckverluste hingenommen werden können. Dies gilt erfindungsgemäß nicht für das zweite Medium, beispielsweise für Kühlluft des Ladeluftkühlers, da diese Kühlluft einen geringeren Druck aufweist, beispielsweise wenn es sich um Fahrtwind handelt oder um von einem Lüfter geförderte Umgebungsluft.According to a development of the invention is provided that the flow direction of the first medium in the collecting box transversely, in particular at right angles, to the flow direction of the first medium in the heat exchanger element runs. The first medium flows Therefore, in the first collection box and leaves this transverse to the flow direction in Collection box, so it is redirected in the collection box, in particular deflected at right angles, flows through the heat exchanger element and meets the second collection box. This takes place again a deflection in the direction of the longitudinal extent the collecting box, in particular a rectangular deflection. The first medium then exits from the second collection box. The redirection or Redirections of the first medium are less significant, as it is This is preferably the charge air of a heat exchanger forming intercooler acts, which is pending with high pressure and therefore deflection-related Pressure losses can be accepted. This does not apply according to the invention for the second medium, for example cooling air of the intercooler, because this cooling air has a lower pressure, for example when it comes to Head wind is or ambient air conveyed by a fan.

Vorteilhaft ist es, wenn die zweiten Medienanschlüsse in Richtung oder etwa in Richtung der Strömungsrichtung des ersten Mediums im Wärmetauscherelement weisen. Hierauf wurde vorstehend schon eingegangen, das heißt, das zweite Medium umspült die beiden Sammelkästen beim Anströmen beziehungsweise Abströmen des Wärmetauscherelements.It is advantageous if the second media connections in the direction or approximately in the direction of flow of the first medium in the heat exchanger element point. This has already been discussed, that is, the second medium lapped the two collection boxes when approaching or outflow the heat exchanger element.

Es kann vorgesehen sein, dass die ersten Medienanschlüsse quer, insbesondere rechtwinklig zur Strömungsrichtung des ersten Mediums im Wärmetauscherelement weisen. Auch hierauf wurde bereits eingegangen; das erste Medium wird nach Passieren des ersten Medienanschlusses im ersten Sammelkasten umgelenkt, passiert dann das Wärmetauscherelement und gelangt in den zweiten Sammelkasten und durch nochmalige Umlenkung zum weiteren ersten Medienanschluss, der das erste Medium ableitet.It can be provided that the first media connections transversely, in particular at right angles to the flow direction of the first medium in the heat exchanger element point. This has already been discussed; the first medium after passing the first media connection in the first collection box deflected, then happens the heat exchanger element and arrives in the second collection box and by another redirection to the further first media connection, which derives the first medium.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse -im Querschnitt gesehen- eine Knochenform aufweist oder in seiner Formgebung einer Kno chenform angenähert ist. Im Bereich der beiden Verdickungen der Knochenform sind der erste und der zweite Sammelkasten angeordnet, das heißt, jede Verdickung weist einen zugeordneten Sammelkasten auf, wobei das Gehäuse zum jeweiligen Sammelkasten einen Abstand belässt, so dass im Gehäuseinneren das zweite Medium außen am jeweiligen Sammelkasten entlangströmen kann. Zwischen den beiden, die Knochenform bildenden Verdickungen des Gehäuses liegt ein weniger dicker Bereich, in dem sich das Wärmetauscherelement befindet.In particular, it may be provided that the case seen in cross-section has a bone shape or in his Shape of a bone cheneform is approximated. In the area of the two thickenings the bone form, the first and the second collection box are arranged, that is, each one Thickening has an associated collection box, wherein the casing to the respective collection box leaves a distance, so that inside the housing the second medium outside can flow along the respective collection box. Between the two, The bone-forming thickening of the housing is a little thicker Area in which the heat exchanger element located.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Wandungen des Gehäuses eng am Wärmetauscherelement anliegen. Es handelt sich dabei um Seitenwandungen des Gehäuses und auch Boden- und Deckenwandungen. Dieses enge Anliegen führt dazu, dass das zweite Medium in intensivem Wärmetauschkontakt mit dem zweiten Medium gelangt, ohne dass ein Fehlmediumstrom entsteht, der entlang der Innenwandung des Gehäuses strömt, jedoch dabei keinen hinreichenden Wärmetauschkontakt mit dem ersten Medium erhält.According to a development of the invention it is envisaged that the walls of the housing close to the heat exchanger element issue. These are side walls of the housing and also Floor and ceiling walls. This close concern leads to that the second medium in intensive heat exchange contact with the second Medium passes without creating a faulty medium flow along the inner wall of the housing flows, however no adequate heat exchange contact receives with the first medium.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse einen Gehäuseabschnitt eines Lüftergehäuses eines Lüfters bildet. Mithin ist der erfindungsgemäße Wärmetauscher in dem Gehäuse des Lüfters integriert, das heißt, das gesamte Lüftergehäuse weist das Lüfterrad des Lüfters und auch den Wärmetauscher auf, wodurch eine sehr raumsparende Bauform erzielt ist. Das Lüftergehäuse kann bevorzugt als Spiralgehäuse ausgebildet sein.According to a development of the invention it can be provided that the housing has a housing section a fan housing one fan forms. Thus, the heat exchanger according to the invention in the housing of the fan integrated, that is, the entire fan housing has the fan wheel of the fan and also the heat exchanger on, whereby a very space-saving design is achieved. The fan housing can preferably as a spiral housing be educated.

Besonders bevorzugt ist es, wenn der Wärmetauscher als Gegenstrom-Wärmetauscher ausgebildet ist, das heißt, im Bereich des Wärmetauscherelements strömen das erste und das zweite Medium gegensinnig zueinander, so dass ein hoher Wärmetauschgrad bei niedrigem Kühlluft-Volumenstrom erzielt ist. Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass der Wärmetauscher als Gleichstrom-Wärmetauscher ausgebildet ist, das heißt, das erste und das zweite Medium strömen im Wärmetauscherelement in dieselbe Richtung. Schließlich kann es auch eine gemischte Bauform der beiden genannten Möglichkeiten geben, das heißt, Teilabschnitte werden im Gegen strom und andere Teilabschnitte im Gleichstrom durchströmt. Zusätzlich oder alternativ ist es auch denkbar, dass ein Kreuzstrom-Wärmetauscher ausgebildet ist.It is particularly preferred if the heat exchanger as a countercurrent heat exchanger is formed, that is, in the region of the heat exchanger element stream the first and the second medium in opposite directions to each other, so that a high degree of heat exchange at low cooling air volume flow achieved. Alternatively, however, it is also possible that the heat exchanger designed as a DC heat exchanger is, that is, the first and the second medium flow in the same in the heat exchanger element Direction. In the end It can also be a mixed design of the two options mentioned give, that is, Subsections are in countercurrent and other subsections in DC flows through. additionally or alternatively, it is also conceivable that a cross-flow heat exchanger is trained.

Die Zeichnungen veranschaulichen die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen, und zwar zeigt:The drawings illustrate the invention based on embodiments, and that shows:

1 einen Längsschnitt durch einen Wärmetauscher, dessen Formgebung einer Knochenform angenähert ist, 1 a longitudinal section through a heat exchanger whose shape is approximated to a bone shape,

2 eine Draufsicht auf die Scheibenkontur eines Wärmetauscherelements eines Wärmetauschers, teilweise im Schnitt, 2 a plan view of the disk contour of a heat exchanger element of a heat exchanger, partially in section,

3 eine weitere Ausführungsform eines Wärmetauschers, teilweise aufgeschnitten, 3 another embodiment of a heat exchanger, partially cut open,

4 eine vergrößerte Detailansicht des Wärmetauschers der 3, 4 an enlarged detail view of the heat exchanger of 3 .

5 ein Schnitt entlang der Linie V-V in 2, 5 a section along the line VV in 2 .

6 ein Schnitt entlang der Linie VI-VI in 2 und 6 a section along the line VI-VI in 2 and

7 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Wärmetauschers integriert in das Lüftergehäuse eines Lüfters. 7 Another embodiment of a heat exchanger integrated into the fan housing a fan.

Die 1 zeigt einen Wärmetauscher 1, der als Ladeluftkühler eines Nutzfahrzeugs dient. Der Wärmetauscher 1 weist einen ersten Sammelkasten 2 und einen mit Abstand dazu liegenden zweiten Sammelkasten 3 für ein erstes Medium 4 auf. Beim ersten Medium 4 handelt es sich Ladeluft 5. Die Ladeluft 5 soll mittels eines zweiten Mediums 6 gekühlt werden. Beim zweiten Medium 6 handelt es sich um Kühlluft 7, die vom Fahrtwind gebildet und/oder von einem nicht dargestellten Gebläse angesaugte Luft ist. Die beiden Sammelkästen 2 und 3 sind rohrförmig, mit ovalem Querschnitt ausgebildet; ihre Längserstreckung verläuft senkrecht zur Zeichenebene der 1.The 1 shows a heat exchanger 1 , which serves as a charge air cooler of a commercial vehicle. The heat exchanger 1 has a first collection box 2 and a second collecting box spaced therefrom 3 for a first medium 4 on. The first medium 4 is it charge air 5 , The charge air 5 should by means of a second medium 6 be cooled. For the second medium 6 it is cooling air 7 formed by the wind and / or sucked by a fan, not shown, air. The two collection boxes 2 and 3 are tubular, formed with an oval cross-section; their longitudinal extent is perpendicular to the plane of the 1 ,

Der Wärmetauscher 1 besitzt ein Gehäuse 8, das -im Längsschnitt der 1 gesehen- eine Knochenform aufweist. Zwischen zwei verdickten Bereichen 9 und 10 des Gehäuses 8 liegt ein weniger dicker Bereich 11, in dem das Gehäuse 8 zwei ebene Wandungen 12, 13 aufweist. In den verdickten Bereichen 9 und 10 geht die jeweilige ebene Wandung 12 und 13 in konvex gebogene Wandungen 14, 15 beziehungsweise 16, 17 über. Das Gehäuse 8 läuft an seinen Enden in Bereiche 18, 19 aus, die -im Längsschnitt der 1 betrachtet- dünner als der Bereich 11 ist und jeweils eine Stirnseite 20 beziehungsweise 21 besitzen. Die konvex gebogenen Wandungen 14, 15, 16 und 17 verlaufen mit Abstand a zu dem jeweiligen Sammelkasten 2 beziehungsweise 3, so dass Strömungswege 22 bis 25 im Bereich der Sammelkästen 1 und 2 derart ausgebildet sind, dass letztere innerhalb des Gehäuses 8 außen umströmt werden können. Die verdickten Bereiche 9 und 10, die zur Bildung der Knochenform führen, machen dies möglich.The heat exchanger 1 has a housing 8th , in the longitudinal section of 1 seen- has a bone shape. Between two thickened areas 9 and 10 of the housing 8th is a less thick area 11 in which the case 8th two flat walls 12 . 13 having. In the thickened areas 9 and 10 go the respective flat wall 12 and 13 in convex curved walls 14 . 15 respectively 16 . 17 about. The housing 8th runs into areas at its ends 18 . 19 from, in the longitudinal section of 1 considered thinner than the area 11 is and one end each 20 respectively 21 have. The convex curved walls 14 . 15 . 16 and 17 run at a distance a to the respective collection box 2 respectively 3 so that flow paths 22 to 25 in the field of collection boxes 1 and 2 are formed such that the latter within the housing 8th can be flowed around outside. The thickened areas 9 and 10 , which lead to the formation of the bone form, make this possible.

Dem zweiten Sammelkasten 3 wird -senkrecht zur Zeichenebene der 1- die Ladeluft 5 mittels eines ersten, nicht näher dargestellten Medienanschlusses 26 zugeführt. Die Ladeluft 5 steigt somit im zweiten Sammelkasten 3 auf und wird dann um 90° in Richtung auf den ersten Sammelkasten 2 umgelenkt. Sie passiert ein zwischen den beiden Sammelkästen 3, 2 liegendes Wärmetauscherelement 27. Dies ist mittels des gestrichelten Pfeils 28 angedeutet. Nach Passieren des Wärmetauscherelements 27 tritt die Ladeluft 5 in den ersten Sammelkasten 2 ein, wird dort um 90° nach unten abgelenkt und verlässt den Sammelkasten 2 mittels eines nicht näher dargestellten, ersten Medienanschlusses 29. Das Wärmetauscherelement 27 kann vom parallel zueinander verlaufenden, die beiden Sammelkästen 2, 3 kommunizierend verbindenden Ladeluftrohren gebildet sein (nicht näher dargestellt). Die Ladeluftrohre verlaufen rechtwinklig zu den Längserstreckungen der Sammelkästen 2 und 3. Zwischen den einzelnen, beabstandet zueinander liegenden Ladeluftrohren können -zur Oberflächenvergrößerung- Kühlluftrippen angeordnet sein, die entgegengesetzt zur Richtung der Ladeluft 5 von der Kühlluft 7 durchströmt werden, so dass ein intensiver Wärmeaustausch im Wärmetauscherelement 27 stattfindet, der dazu führt, dass die Ladeluft 5 von der Kühlluft 7 gekühlt wird. Hierzu wird die Kühlluft 7 mittels eines zweiten Medienanschlusses 30, der sich an der Stirnseite 20 des Be reichs 18 befindet, in das Innere des Gehäuses 8 eingelassen, derart, dass sie die beiden Strömungswege 22 und 23 passiert und somit den zweiten Sammelkasten 3 zumindest teilweise umspült. Die Kühlluft 7 tritt dann in das Wärmetauscherelement 27 ein und durchströmt im Gegenstromprinzip dieses Bauelement, das heißt, die Strömungsrichtung der Ladeluft 5 verläuft entgegengesetzt zur Strömungsrichtung der Kühlluft 7. Die Kühlluft 7 verlässt das Wärmetauscherelement 27 im Bereich des zweiten Sammelkastens 3 und strömt in die Strömungswege 24 und 25 ein, das heißt, der Sammelkasten 3 wird beidseitig umströmt. Die Kühlluft 7 gelangt dann zur Stirnseite 21 des Bereichs 19, wo ein zweiter Medienanschluss 31 zur Abführung der Kühlluft 7 ausgebildet ist.The second collection box 3 becomes -right to the plane of the 1 - the charge air 5 by means of a first, not shown, media connection 26 fed. The charge air 5 thus rises in the second collection box 3 and then turn 90 ° towards the first collection box 2 diverted. It passes between the two collection boxes 3 . 2 lying heat exchanger element 27 , This is by means of the dashed arrow 28 indicated. After passing the heat exchanger element 27 occurs the charge air 5 in the first collection box 2 a, is deflected there by 90 ° down and leaves the collection box 2 by means of a non-illustrated, first media connection 29 , The heat exchanger element 27 can be from parallel to each other, the two collection boxes 2 . 3 be formed communicatively connecting charge air pipes (not shown). The charge air ducts run at right angles to the longitudinal extent of the collecting tanks 2 and 3 , Between the individual, spaced apart charge air ducts can be arranged - for surface enlargement - cooling air ribs, which are opposite to the direction of the charge air 5 from the cooling air 7 be flowed through, so that an intense heat exchange in the heat exchanger element 27 takes place, which causes the charge air 5 from the cooling air 7 is cooled. For this purpose, the cooling air 7 by means of a second media connection 30 who is at the front 20 of the area 18 located in the interior of the housing 8th let in, such that they are the two flow paths 22 and 23 happens and thus the second collection box 3 at least partially lapped. The cooling air 7 then enters the heat exchanger element 27 a and flows through the countercurrent principle of this device, that is, the flow direction of the charge air 5 runs opposite to the flow direction of the cooling air 7 , The cooling air 7 leaves the heat exchanger element 27 in the area of the second collecting tank 3 and flows into the flow paths 24 and 25 one, that is, the collecting box 3 is flowed around on both sides. The cooling air 7 then reaches the front side 21 of the area 19 where a second media connection 31 to dissipate the cooling air 7 is trained.

Der 1 ist sehr deutlich zu entnehmen, dass die Kühlluft 7 keine wesentliche Umlenkung im Bereich des Wärmetauschers 1 und schon gar nicht im Bereich des Wärmetauscherelements 27 erfährt. Das Umströmen der beiden Sammelkästen 2 und 3 erfolgt zwar mit einer gewissen Richtungsänderung der Kühlluft 7, die jedoch keinen nennenswerten Druckverlust mit sich bringt, da eine laminare Strömung ausgebildet werden kann. Die beiden zweiten Medienanschlüsse 30 und 31 weisen somit in Richtung der Strömungsrichtung von Ladeluft 5 von Kühlluft 7 innerhalb des Wärmetauscherelements 27.Of the 1 is very clear that the cooling air 7 no significant deflection in the area of the heat exchanger 1 and certainly not in the area of the heat exchanger element 27 experiences. The flow around the two collecting tanks 2 and 3 Although with a certain change in direction of the cooling air 7 However, which brings no appreciable pressure loss, since a laminar flow can be formed. The two second media connections 30 and 31 thus point in the direction of the flow direction of charge air 5 of cooling air 7 within the heat exchanger element 27 ,

Die 2 zeigt eine Draufsicht auf eine Scheibenkontur des Wärmetauscherelements 27, das heißt, das Wärmetauscherelement 27 ist in Stapelscheibenbauweise realisiert. Hierzu werden einzelne Scheiben (profilierte Aluminiumbleche) im Wechsel aufeinandergelegt, die -zur Ausbildung des Anschlusses und zur Ausbildung der beiden Sammelkästen 2 und 3- mit Näpfen und Durchzügen versehen sind. Dies ist grundsätzlich bekannt. Beim Aufeinanderstapeln wird Napf/Durchzug auf Napf/Durchzug und dann das nächste Paar Rand auf Rand usw. gelegt und verlötet. Durch dieses Aufeinanderstapeln wird bei dem Wärmetauscherelement 27 gemäß 5 abwechselnd eine Kühlluftrippe 32, eine Ladeluftrippe 33 und dann wieder eine Kühlluftrippe 32 und -darauffolgend- eine Ladeluftrippe 33 usw. ausgebildet. Aus der 5 ist erkennbar, dass durch Aufeinanderlegen zweier Halbschalen 34, 35 der Strömungsweg für die Ladeluft 5 im Bereich des Wärme tauscherelements 27 erstellt wird. Die benachbarte Ladeluftrippe 33 weist einen Abstand zur erstgenannten Ladeluftrippe 33 auf, so dass dazwischen eine Kühlluftrippe 32 ausgebildet wird, die von der Kühlluft 7 im Gegenstrom durchströmt werden kann. Um im Bereich der Sammelkästen 2 und 3 die Ladeluft 5 und die Kühlluft 7 ihren jeweiligen Strömungswegen innerhalb des Wärmetauscherelements 27 zuführen zu können, ist -gemäß der Scheibenbauweise der 6- vorgesehen, dass die Ladeluftrippen 33 dort -zur Ausbildung des Sammelkastens 2 beziehungsweise 3- miteinander verbunden sind, so dass die Ladeluft 5 die Kühlluftrippen 32 abgeschottet durchsetzt und in die Bereiche der Ladeluftrippen 33 einströmt und dann -quasi in die Blattebene der 6 hinein- entsprechend aufgeteilt das Wärmetauscherelement 27 durchsetzt. Entsprechendes erfolgt im Bereich des anderen Sammelkastens; dort wird die Ladeluft wieder zusammengeführt und gemeinsam abgeführt. Die Kühlluftrippen 32 stehen mit den Strömungswegen 22 bis 25 in Verbindung, das heißt, sie werden von der Kühlluft 5 passiert.The 2 shows a plan view of a disk contour of the heat exchanger element 27 that is, the heat exchanger element 27 is realized in stacked disc design. For this purpose, individual discs (profiled aluminum sheets) are stacked alternately, the -zur formation of the terminal and the formation of the two manifolds 2 and 3 - are provided with cups and passages. This is known in principle. When stacking, put cup / thread on cup / thread and then the next pair of edge on edge, etc. and soldered. By this stacking is in the heat exchanger element 27 according to 5 alternately a cooling air rib 32 , a cargo rib 33 and then again a cooling air rib 32 and, subsequently, a charge lip 33 etc. trained. From the 5 can be seen that by stacking two half-shells 34 . 35 the flow path for the charge air 5 in the region of the heat exchanger element 27 is created. The adjacent cargo rib 33 has a distance to the first-mentioned charge air rib 33 on, so that in between a cooling air rib 32 is formed by the cooling air 7 can be flowed through in countercurrent. To in the field of collection boxes 2 and 3 the charge air 5 and the cooling air 7 their respective flow paths within the heat exchanger element 27 to be able to supply is, according to the disc construction wise the 6 - Provided that the charge ribs 33 there-to the formation of the collecting tank 2 respectively 3 - are interconnected so that the charge air 5 the cooling air ribs 32 sealed off and into the areas of the loading ribs 33 flows in and then -quasi into the leaf level of the 6 The heat exchanger element is divided accordingly into it 27 interspersed. The same happens in the area of the other collecting tank; There, the charge air is brought together again and discharged together. The cooling air ribs 32 stand with the flow paths 22 to 25 in conjunction, that is, they are from the cooling air 5 happens.

Aus den 3 und 4 geht der Gesamtaufbau eines vorstehend beschriebenen Wärmetauschers 1 in Stapelscheibenbauform näher hervor. Die 3 zeigt das Gehäuse 8, das das Wärmetauscherelement 27 umgibt, wobei das Gehäuse 8 an einander diametral gegenüber liegenden Enden die zweiten Medienanschlüsse 30 und 31 aufweist. Ferner sind die ersten Medienanschlüsse 26 und 29 erkennbar, die zu den Sammelkästen 2, 3 führen.From the 3 and 4 goes the overall structure of a heat exchanger described above 1 in stacked disk design in more detail. The 3 shows the case 8th that the heat exchanger element 27 surrounds the housing 8th at diametrically opposite ends of the second media connections 30 and 31 having. Furthermore, the first media connections 26 and 29 recognizable to the collection boxes 2 . 3 to lead.

Der 4 ist zu entnehmen, dass vom Wärmetauscherelement 27 kommende Ladeluft 5 von den Ladeluftrippen 33 herangeführt und -entsprechend der Pfeile 35- von dem Sammelkasten 2 abgeführt wird. Die zwischen den Ladeluftrippen 33 liegenden Kühlluftrippen 32 hingegen führen -nach dem Gegenstromprinzip- Kühlluft 7 gemäß der Pfeile 36.Of the 4 it can be seen that of the heat exchanger element 27 next charge air 5 from the charge ribs 33 introduced and corresponding to the arrows 35 - from the collecting box 2 is dissipated. The between the loading ribs 33 lying cooling air ribs 32 on the other hand, cooling air flows according to the countercurrent principle 7 according to the arrows 36 ,

Auch beim Ausführungsbeispiel der 2 bis 4 ist sichergestellt, dass die Kühlluft 7 zum Eintritt in das Wärmetauscherelement 27 nicht oder nur unwesentlich umgelenkt werden muss, so dass nur geringe Druckverluste auftreten.Also in the embodiment of 2 to 4 is ensured that the cooling air 7 for entry into the heat exchanger element 27 no or only slightly deflected, so that only small pressure losses occur.

Die 7 zeigt einen Lüfter 37 mit Lüftergehäuse 38 und Laufrad 39. In das Lüftergehäuse 38 ist ein Wärmetauscherelement 27 gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele integral zumindest teilweise derart aufgenommen, dass innerhalb des Lüftergehäuses 38 geführte Kühlluft 7 das Wärmetauscherelement 27 gemäß der aus 7 hervorgehenden Pfeile durchströmen kann. Das Wärmetauscherelement 27 weist aufgrund der Stapelbauweise integrierte Sammelkästen 2 und 3 und dazwischenliegende Kühlluftrippen 32 sowie Ladeluftrippen 33 auf, so dass ein dort geführter Ladeluftstrom von der Kühlluft 7 gekühlt wird. Das Gehäuse 38 ist vorzugsweise als Spiralgehäuse 40 ausgebildet.The 7 shows a fan 37 with fan housing 38 and impeller 39 , In the fan housing 38 is a heat exchanger element 27 According to the embodiments described above integrally at least partially received such that within the fan housing 38 guided cooling air 7 the heat exchanger element 27 according to the 7 can flow through the arrows. The heat exchanger element 27 due to the stacking construction has integrated collection boxes 2 and 3 and intermediate cooling air ribs 32 as well as cargo ribs 33 so that there is a charge air flow from the cooling air 7 is cooled. The housing 38 is preferably as a spiral housing 40 educated.

Claims (14)

Wärmetauscher, insbesondere Ladeluftkühler für Kraftfahrzeuge, bevorzugt für Nutzfahrzeuge, mit einem ersten Sammelkasten und mit einem zweiten Sammelkasten für ein erstes Medium, wobei die beiden Sammelkästen jeweils einen ersten Medienanschluss für das erste Medium aufweisen und über mindestens ein Wärmetauscherelement miteinander kommunizierend verbunden sind und mit einem, das Wärmetauscherelement aufnehmenden, im Inneren ein zweites Medium führenden Gehäuse, das zweite Medienanschlüsse für das zweite Medium aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (8) derart ausgebildet ist, dass in seinem Inneren mindestens ein Sammelkasten (2,3), vorzugsweise beide Sammelkästen (2,3), zumindest teilweise mit zumindest bereichsweise vorliegendem Abstand zur Gehäuseinnenwand mit aufgenommen ist/sind.Heat exchangers, in particular charge air cooler for motor vehicles, preferably for commercial vehicles, with a first header and a second header for a first medium, wherein the two header boxes each having a first media connection for the first medium and communicating with each other via at least one heat exchanger element and with a , the heat exchanger element receiving, inside a second medium-carrying housing having second media connections for the second medium, characterized in that the housing ( 8th ) is formed such that in its interior at least one collecting tank ( 2 . 3 ), preferably both headers ( 2 . 3 ), is at least partially taken up with at least partially present distance to the housing inner wall with / are. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (8) die Sammelkästen (2,3) vollständig aufnimmt.Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the housing ( 8th ) the collecting boxes ( 2 . 3 ) completely absorbs. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Medienanschlüsse (30,31) den beiden Sammelkästen (2,3) derart zugeordnet sind, dass der erste Sammelkasten (2) zwischen einem zweiten Medienanschluss (30) und dem Wärmetauscherelement (27) und der zweite Sammelkasten (3) zwischen dem anderen zweiten Medienanschluss (31) und dem Wärmetauscherelement (27) liegt.Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the second media connections ( 30 . 31 ) the two collecting tanks ( 2 . 3 ) are assigned such that the first collection box ( 2 ) between a second media connection ( 30 ) and the heat exchanger element ( 27 ) and the second collection box ( 3 ) between the other second media port ( 31 ) and the heat exchanger element ( 27 ) lies. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsrichtung des ersten Mediums (4) in den Sammelkästen (2,3) quer, insbesondere rechtwinklig, zur Strömungsrichtung des ersten Mediums (4) im Wärmetauscherelement (27) verläuft.Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the flow direction of the first medium ( 4 ) in the collection boxes ( 2 . 3 ) transversely, in particular at right angles, to the flow direction of the first medium ( 4 ) in the heat exchanger element ( 27 ) runs. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Medienanschlüsse (30,31) in Richtung oder etwa in Richtung der Strömungsrichtung des ersten Mediums (4) im Wärmetauscherelement (27) weisen.Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the second media connections ( 30 . 31 ) in the direction or approximately in the direction of flow of the first medium ( 4 ) in the heat exchanger element ( 27 ) point. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Medienanschlüsse (26,29) quer, insbesondere rechtwinklig, zur Strömungsrichtung des ersten Mediums (4) im Wärmetauscherelement (27) weisen.Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the first media connections ( 26 . 29 ) transversely, in particular at right angles, to the flow direction of the first medium ( 4 ) in the heat exchanger element ( 27 ) point. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Medienanschlüsse (26,29) in Richtung oder etwa in Richtung der Längserstreckung der Sammelkästen (2,3) weisen.Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the first media connections ( 26 . 29 ) in the direction of or approximately in the direction of the longitudinal extension of the collecting boxes ( 2 . 3 ) point. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige erste Medienanschluss (26,29) mit der Längserstreckung des zugehörigen ersten beziehungsweise zweiten Sammelkastens (2,3) fluchtet.Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the respective first media connection ( 26 . 29 ) with the longitudinal extension of the associated first and second header tank ( 2 . 3 ) flees. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (8) -im Längsschnitt gesehen- eine Knochenform aufweist oder in seiner Formgebung einer Knochenform angenähert ist.Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the housing ( 8th ) - seen in longitudinal section - has a bone shape or in its shape approximates a bone shape. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandungen (12,13) und zugehörige Boden- und Deckenwandungen des Gehäuses (8) eng am Wärmetauscherelement (27) anliegen.Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the walls ( 12 . 13 ) and associated floor and ceiling walls of the housing ( 8th ) close to the heat exchanger element ( 27 ) issue. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (8) einen Gehäuseabschnitt eines Lüftergehäuses (38) eines Lüfters (37) bildet.Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the housing ( 8th ) a housing portion of a fan housing ( 38 ) of a fan ( 37 ). Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lüftergehäuse (38) als Spiralgehäuse (40) ausgebildet ist.Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the fan housing ( 38 ) as a spiral housing ( 40 ) is trained. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er als Gegenstrom-Wärmetauscher ausgebildet ist.heat exchangers according to one of the preceding claims, characterized that he as a countercurrent heat exchanger is trained. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er als Gleichstrom-Wärmetauscher ausgebildet ist.heat exchangers according to one of the preceding claims, characterized that he used as a DC heat exchanger is trained.
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