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Rippe für Kühlerrohrbündel mit Abstandsstücken Die Erfindung betrifft
eine Rippe für Kühlerrohrbündel mit Abstandsstücken, die in den Rippen durch einen
Schnitt abgegrenzt sind, welcher zwischen den in der Rippe vorgesehenen Rohrdurchlässen
geführt ist und wenigstens einen Lappen abgrenzt, dessen Höhe gleich dem zwischen
zwei benachbarten Rippen vorzusehenden Zwischenraum ist, wobei dieser Lappen etwa
die Form eines Trapezes hat, dessen große Grundseite mit der Rippe zusammenhängt,
während die kleine Grundseite eine Stützfläche für eine Nachbarrippe bildet.
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Bei Kühlerrohrbündeln mit ebenen auf die Rohre für die zu kühlende
Flüssigkeit aufgezogenen Rippen werden Abstandsstücke oder Lappen vorgesehen, welche
den Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Rippen, insbesondere beim Einsetzen
der Rohre in die Rippen, konstant halten sollen. Diese Rohre werden in ein von einer
Montagevorrichtung zusammengehaltenes Rippenpaket eingesetzt. Hierbei werden sie
mit Hilfe automatischer Maschinen einzeln, paarweise oder manchmal auch in Dreiergruppen
in die zu diesem Zweck in den Rippen ausgesparten Öffnungen eingeführt.
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Beim Einführen der Rohre ist zu vermeiden, daß die an den Kühlrippen
zum Konstanthalten ihres gegenseitigen Abstandes vorgesehenen Abstandslappen den
Lappenausschnitten der nächsten Rippe gegenüberstehen, da beim Einsetzen der Rohre
auf die Rippen verhältnismäßig große Kräfte einwirken und die Gefahr besteht, daß
die Abstandslappen in die Ausschnitte der nächsten Rippe eintreten, was zur Folge
hätte, daß die Rippen keinen konstanten Abstand voneinander besäßen und im fertiggestellten
Kühlerrohrbündel nicht parallel zueinander angeordnet wären oder daß manche Kühlrippen
sich gegenseitig verklemmen würden, wodurch das fertiggestellte Kühlerrohrbündel
unbrauchbar wäre.
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Um zu vermeiden, daß die Abstandslappen beim Einsetzen der Rohre in
die Lappenausschnitte der nächsten Rippe eintreten, kennt man bereits mehrere Ausführungsmöglichkeiten.
Bei allen bisherbekannten Bauarten bestehen jedoch große Nachteile, die durch die
Erfindung vollständig beseitigt werden.
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Insbesondere in der USA.-Patentschrift 1983 549 wurde vorgeschlagen,
die Lage der Abstandslappen auf aufeinanderfolgende Rippen abwechseln zu lassen,
so daß diese Abstandslappen auf keinen Fall in die Lappenausschnitte der nächsten
Rippe eintreten können, wobei ihre Form keine Rolle spielt. Diese Ausführungsart
erschwert jedoch die Herstellung von Kühlerrohrbündeln erheblich, da zur Herstellung
von zwei verschiedenen Rippenausführungen mindestens zwei verschiedene Werkzeuge
nötig sind und da außerdem bei der Zusammenstellung eines Paketes von Rippen, in
dessen Öffnungen die Rohre eingeführt werden sollen, diese mit zwei verschiedenen
Werkzeugen hergestellten Rippen abwechselnd nebeneinandergesetzt werden müssen,
um den Zweck dieser Ausführungsart zu erreichen. Neben diesen bereits erheblichen
Erschwerungen der Herstellung wurde außerdem festgestellt, daß dadurch, daß zwei
verschiedene Rippenausführungen abwechselnd nacheinander angeordnet sind, auch das
Spiel oder die Herstellungstoleranzen abwechseln. Infolgedessen erhöhen sich die
möglicherweise bestehenden Unregelmäßigkeiten der Rippen, was das Einsetzen der
Rohre in die Öffnungen der Rippen beträchtlich erschwert und im fertiggestellten
Kühler eine Verminderung des thermischen Wirkungsgrades verursacht, da die Rippen
sich nicht in einwandfreiem Kontakt mit den Rohren befinden und die Verlötung der
Rohre mit den Rippen mangelhaft wird. Infolgedessen wird die Wärme der zu kühlenden
Flüssigkeit in den Rohren über die Kühlrippen schlecht abgeleitet.
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Um diese bekannten Nachteile zu vermeiden, wurde vorgeschlagen, trapezförmige
Abstandsstücke oder Lappen, die an ihrer kleinen Grundseite umgebogen sind, zu verwenden.
Diese Ausführungsart wird insbesondere in dem deutschen Gebrauchsmuster 1710 531
beschrieben.
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Diese Bauart wird sehr häufig verwendet, denn mit ihr wird offensichtlich
das Problem des Konstant
haltens des Rippenabstandes gut gelöst,
alle Rippen können mit demselben Werkzeug hergestellt werden, und das Zusammensetzen
eines Rippenpakets, in das die Rohre einzuführen sind, wird dadurch nicht erschwert.
Die Abstandsstücke oder Lappen stellen jedoch einen Bestandteil der Kühlrippe dar
und müssen zur Ableitung der auf die Rippe übertragenen Wärme dienen. Wenn man nun
den Weg, den die Wärme in dem Lappen von seinem Ansatz bis zu seinem freien Ende
nimmt, betrachtet, so wird dadurch, daß dieser Lappen an seiner kleinen Grundseite
abgewinkelt ist, eine Verengung gebildet, und man stellt fest, daß der obere Teil
des Lappens, d. h. der Teil an der größeren Grundseite, kalt bleibt und praktisch
nicht zur Wärmeableitung dient.
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Um diese Verengung des Lappens, die dadurch entsteht, daß der Lappen
an seiner kleineren Grundseite abgewinkelt wird, zu vermeiden, wurde auch vorgeschlagen,
den Lappen rechtwinklige Form zu geben und ihre freien Enden, die an der benachbarten
Rippe anstoßen, ebenfalls abzuwinkeln. Eine derartige Ausführungsart wird beispielsweise
in der deutschen Patentschrift 255 943 beschrieben. Jedoch auch hier ist der thermische
Wirkungsgrad schlecht, denn um das freie Ende des Lappens abwinkeln zu können, muß
der Lappen länger als ein Lappen ohne abgewinkeltes Ende sein, da ein bestimmter
Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Rippen beibehalten werden soll. Das zusätzliche
Material am Ende des Lappens ist daher wegen des langen Wärmeleitweges zum Lappenende
hin in bezug auf die Wärmeableitung an das die Rippenrohre umströmende Kühlmittel
schlecht ausgenutzt. Diese Ausführungsart bedingt auch eine aufwendige Herstellung,
weil die zusätzliche Abwinkelung der freien Lappenenden einen zusätzlichen Arbeitsgang
beim Stanzen und Biegen der Lappen erfordert, zumindest jedoch das Auswerfen der
Rippe aus dem Stanz- und Biegewerkzeug kompliziert.
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Hinsichtlich der trapezförmigen, an ihrer kleineren Grundseite abgewinkelten
Lappen ist neben den bereits erwähnten Nachteilen noch zu bemerken, daß zu ihrer
Herstellung ein Werkzeug mit einem trapezförmigen Stempel und einer Matrize, deren
Ausschnittloch notwendigerweise rechtwinkelig und mindestens ebenso lang wie die
größere Grundseite des Stempels ist, benötigt wird, da sonst der Stempel beim Abwinkeln
des ausgeschnittenen Lappens nicht in die Matrize eintreten kann. Dies wirkt sich
jedoch ungünstig auf das Ausschneiden der beiden kleinen Trapezseiten des Lappens
aus, da hierbei eine Verdrehung des Lappens und Schnittgratbildung verursacht wird,
was die Strömung der Kühlluft durch den fertiggestellten Kühler behindert. Man kann
also sagen, daß derartige trapezförmige, an ihrer kleineren Grundseite abgewinkelte
Lappen in aerodynamischer Hinsicht Nachteile besitzen, da zum Erreichen einer guten
Strömung vollständig ebene Lappen, die in Strömungsrichtung verlaufen, anzustreben
sind, damit die Strömung der Kühlluft nicht behindert wird. Dies ist auch bei bekannten
Ausführungsarten, wie sie in der USA.-Patentschrift 2 428145 beschrieben wurden,
bei denen rechtwinkelige, schraubenförmig verdrillte Lappen vorgesehen sind, was
beträchtliche Störungen der Luftströmung zur Folge hat, der Fall.
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Die Erfindung beseitigt die obenerwähnten Nachteile. Dies wird bei
Rippen für Kühlerrohrbündel mit Abstandsstücken, die in den Rippen durch einen Schnitt
abgegrenzt sind, welcher zwischen den in den Rippen vorgesehenen Rohrdurchlässen
geführt ist und wenigstens einen Lappen abgrenzt, dessen Höhe gleich dem zwischen
zwei benachbarten Rippen vorzusehenden Zwischenraum ist, wobei dieser Lappen etwa
die Form eines Trapezes hat, dessen große Grundseite mit der Lippe zusammenhängt,
während die kleine Grundseite eine Stützfläche für eine Nachbarrippe bildet, erfindungsgemäß
dadurch erreicht, daß eine Seite des Lappens durch einen schrägen Abschnitt des
Schnittes in der Weise abgegrenzt ist, daß die kleine Grundseite wenigstens teilweise
gegenüber der großen Grundseite so versetzt ist, daß die Abstandsstücke in die Ausschnitte
gleichliegender Abstandsstücke der Nachbarrippen nicht eintreten können.
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Diese Bauart bietet den Vorteil, daß alle Kühlrippen mit ein und demselben
Werkzeug hergestellt werden können, so daß das Aneinandersetzen der Rippen und das
Einführen der Kühlerrohre keine Schwierigkeiten bereitet, und daß gleichzeitig ein
einwandfreier Kontakt zwischen Rohren und Rippen hergestellt wird, was die anschließende
Verlötung und im fertiggestellten Kühler die Wärmeableitung begünstigt.
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Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß dadurch, daß die kleinere
Grundseite sich am oberen Ende des Lappens befindet, ein hoher thermischer Wirkungsgrad
dieses Lappens erreicht wird, da seine Oberfläche mit zunehmender Entfernung von
der durch die Wandung der Kühlerrohre gebildeten Wärmequelle kleiner wird. Außerdem
ist dadurch, daß die kleinere Grundfläche des Trapezes gegenüber der größeren Grundfläche
versetzt ist, die Gefahr, daß ein Lappen in den Ausschnitt der Nachbarrippe eintreten
kann, ausgeschlossen.
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Der erfindungsgemäße Lappen wird bei seiner Herstellung nur sehr wenig
- häufig sogar überhaupt nicht - deformiert, da die Matrize des Preßwerkzeuges beim
Ausschneiden des Lappens über eine beträchtliche Länge am Stempel anliegt und nur
ein Teil einer Seite des Lappens nicht unter direktem gegenseitigem Kontakt von
Stempel und Matrize gebildet wird.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der ein Abstandsstück
bildende Lappen von einer Zunge ausgeht, welche die allgemeine Form eines Rechtecks
hat und durch einen Abschnitt des Schnittes begrenzt wird, welcher senkrecht zu
der Vorderkante der Rippe und in dem mittleren Teil des Zwischenraums zwischen zwei
aufeinanderfolgenden Rohrdurchlässen der Rippe liegt.
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Bei dieser Ausbildung, bei welcher sich der trapezförmige Teil des
Lappens nur über einen Teil der Höhe des Abstandes zwischen zwei benachbarten Rippen
erstreckt, erhält man einen besonders stabilen Lappen. Dabei kann der trapezförmige
Teil sehr schmal gehalten sein.
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Eine andere Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß eine Rippe
zwischen zwei aufeinanderfolgenden Rohrdurchlässen zwei Abstandsstücke aufweist,
welche einander entgegengesetzt so angeordnet sind, daß sie zwei schmale Abstandslappen
abgrenzen, deren Rand in Richtung auf die kleine Stützgrundfläche konvergiert.
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Diese Bauart bietet den Vorteil, daß die Metallmenge, die zwei benachbarte
Rohre von den Lappen trennt, genau gleich groß ist, so daß die Ableitung
der
Wärme von den Rohren über die Rippen und über die Lappen vollkommen symmetrisch
und gleichmäßig vor sich geht.
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Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber
erläutert.
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F i g. 1 ist eine Teilansicht einer erfindungsgemäßen Kühlerrippe
in Draufsicht; F i g. 2 ist eine schematische Schnittansicht eines Teils eines Kühlerrohrbündels,
wobei die Rippen längs der Linie II-11 der F i g. 1 geschnitten sind; F i g. 3 ist
eine Draufsicht in größerem Maßstab, welche die besondere Gestalt des erfindungsgemäßen
Abstandslappens der Rippe zeigt; F i g. 4 ist ein Schnitt längs der Linie IV-IV
der Fig.3; F i g. 5 ist eine der F i g. 3 entsprechende Draufsicht einer Ausführungsabwandlung;
F i g. 6 ist ein Schnitt längs der Linie VI-VI der Fig.5; F i g. 7 ist eine der
F i g. 3 und 5 entsprechende Draufsicht einer zweiten Ausführungsabwandlung. In
F i g. 1 und 2 bezeichnet 1 die Kühlrippen und 2 die in diesen ausgeschnittenen
Durchlässe für Rohre 3.
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Die verschiedenen Rippen 1 sollen natürlich voneinander einen konstanten
gleichmäßigen Abstand haben, was durch die nachstehend beschriebenen Lappen erzielt
wird.
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F i g. 3 zeigt, wie diese Lappen gebildet werden. In jeder Rippe wird
zwischen den aufeinanderfolgenden Durchlässen 2 für die Rohre ein Schnitt so geführt,
daß ein Segment mit einem zu der Vorderkante 5 der Rippe senkrechten geradlinigen
Abschnitt 4 abgegrenzt wird. Dieser Schnitt wird durch einen schrägen Abschnitt
6 und hierauf durch einen ebenfalls zu der Vorderkante 5 senkrechten Abschnitt 7
und schließlich durch einen zweiten schrägen Abschnitt 8 verlängert.
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Der gesamte Schnitt grenzt so eine schmale Zunge 9 ab, welche ducrh
einen Lappen 10 verlängert wird, dessen Breite l dem zwischen zwei benachbarten
Rippen vorzusehenden Abstand entspricht. Die durch die Zunge 9 und den Lappen 10
gebildete Anordnung wird nach Ausführung des Schnittes so um die Linie 11 umgebogen,
daß sie die bei 12 gestrichelt dargestellte Stellung einnimmt. Der geradlinige Abschnitt
4 des Schnittes liegt, wie in F i g. 1 dargestellt, in halber Entfernung zwischen
den beiden aufeinanderfolgenden Rohrdurchlässen 2. Auf diese Weise arbeitet der
niedrigste Abschnitt des Lappens, d. h. die Zunge 9, welche bis zu ihrer Schnittstelle
mit dem durch den schrägen Abschnitt 8 des Schnittes begrenzten Rand verlängert
ist, thermisch in der gleichen Weise wie der ebene Abschnitt der Rippe, d. h. insbesondere
die mit den Bezugszeichen 13 und 14 bezeichneten Teile, während nur der in
F i g. 3 gestrichelt schraffierte, ein Abstandsstück bildende Lappen 10 thermisch
mit einem geringeren Wirkungsgrad arbeitet. Der Wirkungsgrad selbst dieses Lappens
ist jedoch gegenüber dem der bisher bekannten Ausführungen verbessert, da die mit
a1 bezeichnete Grundseite des Lappens größer als das mit a2 bezeichnete Ende ist,
was einen verbesserten Übergang der abzuführenden Wärme ermöglicht.
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Wie ebenfalls in F i g. 3 dargestellt, liegt, da der Abschnitt 8 des
Schnittes schräg liegt, der Abstandslappen 10 nach Hochbiegung des Lappens
zum Teil über einem in F i g. 3 mit 15 bezeichneten vollen Abschnitt der Rippe.
Es ist daher nicht erforderlich, die Schnitte in den zur Herstellung eines Kühlerrohrbündels
bestimmten aufeinanderfolgenden Rippen abwechseln zu lassen, da ja schon die Form
der Lappen bewirkt, daß sie Abstandsstücke bilden, welche nicht in einen Ausschnitt
oder einen Durchriß einer unmittelbar darüber- oder darunterliegenden Rippe eintreten
können.
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Um den thermischen Wirkungsgrad der Rippen noch weiter zu verbessern,
d. h. insbesondere zur Verringerung der Fläche des Abschnitts der Ausbiegung mit
dem ungünstigsten Wirkungsgrad, wird in der in F i g. 5 und 6 dargestellten Weise
verfahren. Gemäß diesen Figuren liegt der Abschnitt 4 des Schnittes wiederum in
dem mittleren Abschnitt des Zwischenraums zwischen zwei aufeinanderfolgenden Rohren.
Dieser Abschnitt 4 des Schnittes wird an seinen beiden Enden durch Abschnitte
6, 6a mit entgegengesetzter Schräglage verlängert, welche ihrerseits durch geradlinige
Schnittabschnitte 71, 72 verlängert werden, welche sich an die schrägen Schnitte
81, 82 anschließen. Hierdurch entstehen nach dem Hochbiegen der beiden Lappen zwei
Zungen 9 a, 9 b und zwei Abstandslappen 101, 102, wie in F i g. 6 dargestellt. Die
gestrichelte Schraffur der Abstandslappen mit dem weniger guten thermischen Wirkungsgrad
zeigt, daß die Oberfläche dieser Abschnitte klein ist und daß, da die große Grundseite
al erheblich länger als die kleine Grundseite a2 ist, die Wärmeleitung unter günstigen
Bedingungen erfolgt. Da ferner der hergestellte Abstandslappen doppelt ist, wird
der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Rippen an zwei Punkten aufrechterhalten,
was die Verringerung der Länge der Grundseiten al, a2 und somit eine beträchtliche
Verringerung der Oberfläche mit verhältnismäßig kleinem Wirkungsgrad ermöglicht.
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Eine zweite Ausführungsabwandlung ist in F i g. 7 dargestellt, bei
welcher der Abstandslappen nur durch einen versetzten trapezförmigen Lappen 102
gebildet wird, dessen große Grundseite den mit der Rippe zusammenhängenden Falz
11 bildet. Diese letztere Ausführung, welche einer Ausführungsabwandlung der F i
g. 3 entspricht, kann auch mit der durch die Ausführung gemäß F i g. 5 gegebenen
Lehre kombiniert werden, wenn aus Symmetriegründen die Benutzung eines doppelten
Abstandslappens wünschenswert ist.