DE19722097A1

DE19722097A1 - Wärmeübertrager sowie Wärmeübertrageranordnung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE19722097A1
Application number: DE19722097A
Authority: DE
Inventors: Franco Ghiani
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 1997-05-27
Filing date: 1997-05-27
Publication date: 1998-12-03
Also published as: EP1435503A2; US6012512A; DE59814344D1; EP1435503A3; EP1435503B1; EP0881447A2; ES2226025T3; JPH1114271A; DE59811818D1; EP0881447A3; EP0881447B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager für ein Kraft fahrzeug mit einem Rippen/Rohrblock, dessen Flachrohre auf gegenüberliegenden Seiten mit derart aufgeweiteten Rohrenden versehen sind, daß quer verlaufende, einander benachbarte Wandungsabschnitte der Rohrenden flächig aneinanderliegen und die Rohrenden in einer Reihe miteinander fluchten, wobei auf die Rohrenden auf beiden Seiten jeweils ein Strömungskasten bündig abschließend mit entsprechenden längsverlaufenden Wan dungsabschnitten der Rohrenden aufgesetzt ist, sowie eine Wärmeübertrageranordnung für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens zwei in Durchströmungsrichtung hintereinander angeordneten Wärmeübertragern.

In der nicht vorveröffentlichten DE 195 43 986.4 ist ein Wär meübertrager beschrieben, der einen Rippen/Rohrblock mit Flachrohren aufweist, deren Rohrenden zu jeweils rechteckigen Querschnitten aufgeweitet sind. Die Rohrenden sind derart aufgeweitet, daß diese mit ihren quer zur Längsrichtung von aufgesetzten Strömungskästen verlaufenden Wandungsabschnitten flächig aneinanderliegen, und daß die jeweils seitlichen, längsverlaufenden Wandungsabschnitte der Rohrenden miteinan der fluchten und bündig mit den entsprechenden Wandungsberei chen der aufgesetzten Strömungskästen abschließen. Durch Ver lötung der aneinanderschließenden Wandungsabschnitte und Wan dungsbereiche wird die Abdichtung der Strömungskästen er reicht. Die Strömungskästen dienen als Sammel- oder Vertei lerkästen. Die nicht vorveröffentlichte Patentanmeldung of fenbart außerdem eine Wärmeübertrageranordnung mit zwei Wär meübertragern, von denen der eine als Fahrzeugkühler und der andere als Kondensator ausgebildet ist. Diese beiden Wärme übertrager sind in Durchströmungsrichtung der Luft unmittel bar hintereinander angeordnet und sind durch entsprechende Verbindungsmittel im Bereich der jeweiligen Strömungskästen miteinander verbunden.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Wärmeübertrager sowie ei ne Wärmeübertrageranordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine funktionssichere Herstellung sowie einen einfachen und platzsparenden Aufbau ermöglichen.

Für den Wärmeübertrager wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die einander benachbarten, querverlaufenden Wandungsab schnitte der Rohrenden formschlüssig aneinanderliegen. Da durch ist es möglich, bereits bei der Vormontage des Wärme übertragers, d. h. vor der Verlötung der einzelnen Bauteile, eine exakte Ausrichtung und Fixierung der Rohrenden aneinan der zu erzielen. Toleranzen durch einen seitlichen Versatz einzelner Rohrenden können vermieden werden. Durch die form schlüssige Anlage der Wandungsabschnitte aneinander ergibt sich zudem eine vergrößerte Anlagefläche, die eine erhöhte Sicherheit der Lötverbindung zur Folge hat.

In Ausgestaltung der Erfindung liegen die den Strömungskästen zugewandten, längsverlaufenden Wandungsabschnitte der Rohren den formschlüssig an korrespondierenden Wandungsbereichen der Strömungskästen an. Dadurch wird die Vormontage des Wärme übertragers weiter verbessert, da auch die Strömungskästen- auf ihre Längsrichtung bezogen - exakt positioniert auf die Rohrenden aufgesetzt werden und in Längsrichtung durch den Formschluß fixiert gehalten werden können. Zudem gewährlei stet die formschlüssige Anlage einen vergrößerten Anlageflä chenbereich, der die Dichtheit und die Sicherheit der späte ren Lötverbindung zwischen den Strömungskästen und den Rohr enden weiter verbessert.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Ecken der aufgeweiteten Rohrenden mit Radien zwischen 0 und 2 mm verse hen. Dabei weisen die aufgeweiteten Rohrenden vorzugsweise eine rechteckige Form auf, die gemäß den zuvor beschriebenen Ausgestaltungen zusätzlich mit entsprechend verformten Wan dungsabschnitten versehen sein können. Die bevorzugten Radien gewährleisten, daß zwischen den benachbarten Rohrenden auch im Bereich der Außenseiten lediglich äußerst schmale Spalte verbleiben, die vollständig durch das Lot beim Lötvorgang aufgefüllt werden können, so daß die dichte Lötverbindung un tereinander und insbesondere zu den seitlichen Wandungsberei chen der Strömungskästen gewährleistet ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Rohrenden jeweils asymmetrisch zu Mittellängsebenen der zugeordneten Flachrohre aufgeweitet. Dadurch ist es möglich, spezielle An ordnungen der Bauteile des Wärmeübertragers zu verwirklichen, ohne die sichere Funktion des Wärmeübertragers zu beeinflus sen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung entspricht der Umfang der Aufweitung jedes Rohrendes dem Umfang des zugeordneten Flachrohres zuzüglich oder abzüglich 30%. Die negative Rela tion zwischen dem Umfang jedes Flachrohres und dem Umfang des zugeordneten, aufgeweiteten Rohrendes ergibt sich insbeson dere durch eine abschnittsweise doppelwandige Faltung der Wandung der Rohrenden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weisen die den be nachbarten Rohrenden zugewandten querseitigen Wandungsab schnitte eine Höhe zwischen 0,3 und 2 mal einem Teilungsab stand der Flachrohre, nämlich 0,3T ≦ H₁ ≦ 2T, auf. Dieser be vorzugte Dimensionierungsbereich ermöglicht eine sichere dichte Verbindung zwischen den Rohrenden sowie eine ausrei chende Stabilität des gesamten Rippen/Rohrblockes.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Flachrohre relativ zur Symmetrieachse der aufgeweiteten Rohrenden schräg verlaufend ausgerichtet. Auch durch diese Ausgestaltung ist eine spezielle Anordnung des Wärmeübertragers in einem Kraft fahrzeug möglich, wobei insbesondere eine schräge Anordnung des Wärmeübertragers innerhalb eines Motorraumes des Kraft fahrzeugs - auf die normale Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs bezogen - vorteilhaft ist.

Für die Wärmeübertrageranordnung wird die erfindungsgemäße Aufgabe dadurch gelöst, daß den wenigstens zwei Wärmeübertra gern auf gegenüberliegenden Seiten jeweils ein gemeinsames Seitenteil zugeordnet ist. Durch die gemeinsamen Seitenteile wird zum einen eine einfache und sichere Verbindung der Wär meübertrager relativ zueinander und zum anderen eine exakte Positionierung relativ zueinander erreicht. Darüber hinaus ergibt sich eine vereinfachte Montage und Herstellung für die Wärmeübertrageranordnung mit einer reduzierten Anzahl von Bauteilen.

In Ausgestaltung der Erfindung sind die Strömungskästen von wenigstens einem Wärmeübertrager in ihren Seitenbereichen of fen gestaltet, und die gegenüberliegenden Seitenteile sind jeweils mit wenigstens einem korrespondierenden Abschlußab schnitt versehen, die in die jeweiligen Seitenbereiche der Strömungskästen hineinragen und diese dicht abschließen. Da durch ist es möglich, die Strömungskästen einfach zu gestal ten, da diese als einfache U- Profile tiefgezogen werden kön nen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weisen die wenigstens zwei Wärmeübertrager gemeinsame, sich über die Gesamttiefe des Rippen/Rohrblockes erstreckende Rippen auf. Dadurch wird ein vereinfachter Aufbau der Wärmeübertrageranordnung er zielt, da die Anzahl der Bauteile reduziert ist und die Rip pen direkt die Verbindung der Wärmeübertrager untereinander herstellen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Strömungs kästen der wenigstens zwei Wärmeübertrager mit Anschlußstut zen versehen, die parallel zueinander und gleichsinnig ge krümmt ausgerichtet sind. Dadurch ist eine strömungsgünstige Anordnung der Anschlußstutzen gegeben, die zudem auch platz sparend wirkt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind zwischen den Rohren und/oder den Strömungskästen Isolationsspalte angeord net. Diese Isolationsspalte dienen zur thermischen Isolierung der benachbarten Wärmeübertrager gegeneinander, wobei die Isolationsspalte die Rohre jeweils vorzugsweise über ihre ge samte Länge bis zu den jeweiligen Strömungskästen voneinander trennen. Diese Ausgestaltung erfaßt jedoch auch Isolations spalte, die lediglich abschnittsweise zwischen den benachbar ten Rohren und/oder Strömungskästen vorgesehen sind. Die Iso lationsspalte weisen bevorzugte Breiten zwischen 1 und 10 mm auf.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung, die anhand der Zeichnungen dargestellt sind.

Fig. 1 zeigt eine Frontansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wärmeübertrageranordnung, die aus drei unterschiedlichen Wärmeübertragern zusammenge setzt ist,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Wärmeübertrageranordnung nach Fig. 1,

Fig. 3 ein gemeinsames Seitenteil für die Wärmeübertra geranordnung nach den Fig. 1 und 2,

Fig. 4 eine Ansicht des Seitenteiles nach Fig. 3 in Rich tung des Pfeiles TV in Fig. 3,

Fig. 5 einen Schnitt durch die Wärmeübertrageranordnung nach den Fig. 1 und 2 entlang der Schnittlinie V-V in Fig. 2,

Fig. 6 einen Schnitt durch eine weitere Wärmeübertrageran ordnung nach Fig. 7 entlang der Schnittlinie VI-VI in Fig. 7,

Fig. 7 eine Seitenansicht der weiteren Wärmeübertrageran ordnung, die zwei unterschiedliche Wärmeübertrager mit einem gemeinsamen Seitenteil aufweist,

Fig. 8 einen Längsschnitt durch die Wärmeübertrageranord nung nach Fig. 7,

Fig. 9 schematisch einen Querschnitt auf Höhe eine Rippen/Rohr blockes durch eine Wärmeübertrageranordnung ähnlich den Fig. 7 und 8,

Fig. 10 einen weiteren schematischen Querschnitt durch eine Wärmeübertrageranordnung ähnlich den Fig. 1, 2 und 5 im Bereich eines gemeinsamen Rippen/Rohrblockes,

Fig. 11 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungs form einer erfindungsgemäßen Wärmeübertrageranord nung mit drei unterschiedlichen Wärmeübertragern, die strömungsgünstig und symmetrisch angeordnete Anschlußstutzen aufweisen,

Fig. 12 schematisch einen Ausschnitt eines Rippen/Rohr blockes im Bereich aufgeweiteter Rohrenden,

Fig. 13 einen weiteren Ausschnitt eines Rippen/Rohrblockes ähnlich Fig. 12 mit asymmetrisch aufgeweiteten Rohrenden,

Fig. 14 einen Ausschnitt eines Flachrohres gemäß Fig. 12 im Bereich seines aufgeweiteten Rohrendes,

Fig. 15 schematisch einen Schnitt durch einen als Strö mungskasten dienenden Wasserkasten, der auf aufge weitete Rohrenden von Flachrohren aufgesetzt ist,

Fig. 16 eine Draufsicht auf das Flachrohr nach Fig. 14 in Richtung des Pfeiles XVI in Fig. 14,

Fig. 16a einen vergrößerten Ausschnitt des Flachrohres nach Fig. 16 in dem Bereich XVIa in Fig. 16,

Fig. 17 eine weitere Draufsicht in Fig. 16, jedoch auf ein asymmetrisch aufgeweitetes Flachrohr,

Fig. 18 einen Schnitt durch das Flachrohr gemäß Fig. 14 entlang der Schnittlinie XVIII in Fig. 14,

Fig. 19 einen Schnitt durch ein weiteres Flachrohr ähnlich Fig. 18,

Fig. 20 einen Schnitt durch das Flachrohr nach Fig. 14 im Bereich seines aufgeweiteten Rohrendes entlang der Schnittlinie XX-XX in Fig. 14,

Fig. 21 schematisch eine Draufsicht auf aufgeweitete Rohr enden eines Rippen/Rohrblockes,

Fig. 22 schematisch aufgeweitete Rohrenden eines weiteren Rippen/Rohrblockes ähnlich Fig. 21,

Fig. 23 schematisch eine Draufsicht auf aufgeweitete Rohr enden eines weiteren Rippen/Rohrblockes ähnlich Fig. 21,

Fig. 24 schematisch einen Querschnitt durch einen Wärme übertrager im Bereich aufgeweiteter Rohrenden und eines aufgesetzten Strömungskastens,

Fig. 25 schematisch eine Darstellung ähnlich Fig. 24, wobei die formschlüssige Fixierung des Strömungskastens auf den aufgeweiteten Rohrenden anders gestaltet ist,

Fig. 26 schematisch aufgeweitete Rohrenden eines weiteren Rippen/Rohrblockes ähnlich den Fig. 21 bis 23, und

Fig. 27 schematisch eine Draufsicht auf einen Rippen/Rohr block mit aufgeweiteten Rohrenden und schrägge stellten Flachrohren.

Eine Wärmeübertrageranordnung 1 für ein Kraftfahrzeug gemäß den Fig. 1 bis 5 weist einen ersten Wärmeübertrager in Form eines Wasser/Luft-Kühlers, einen zweiten Wärmeübertrager in Form eines Ladeluftkühlers sowie einen dritten Wärmeübertra ger in Form eines Kondensators auf. Die drei Wärmeübertrager sind parallel zueinander quer zur Fahrzeuglängsrichtung in einem Motorraum des Kraftfahrzeugs angeordnet, so daß sie in Durchströmungsrichtung des Fahrtwindes bei normaler Fahrt richtung des Kraftfahrzeugs hintereinander angeordnet sind. Der Wasser/Luft-Kühler weist einen in Fig. 1 oberen, als Strömungskasten dienenden Wasserkasten 2 sowie einen unteren Wasserkasten 5 auf, wobei am unteren Wasserkasten 5 zwei An schlußstutzen 9 und 10 für den Anschluß des Wasser/Luft- Kühlers an den entsprechenden Kühlwasserkreislauf angeordnet sind. Zwischen den beiden Wasserkästen 2 und 5 erstreckt sich ein Rippen/Rohrblock 4, dessen Aufbau und dessen Verbindung mit den Wasserkästen 2 und 5 nachfolgend noch näher beschrie ben werden wird. Hinter dem Wasser/Luft-Kühler ist der Lade luftkühler angeordnet, der einen als Strömungskasten dienen den oberen Luftkasten 3 sowie einen entsprechenden unteren Luftkasten 6 aufweist. Zwischen den beiden Luftkästen 3 und 6 ist analog zum Wasser/Luft-Kühler ein nicht näher dargestell ter Rippen/Rohrblock vorgesehen, dessen Aufbau und dessen Verbindung mit den Luftkästen 3 und 6 dem entsprechenden Auf bau des Wasser/Luft-Kühlers entspricht. Hinter dem Ladeluft kühler ist der Kondensator positioniert, der einen oberen Strömungskasten 13 sowie einen unteren Strömungskasten 14 und einen zwischen diesen Strömungskästen 13, 14 verlaufenden und nicht näher bezeichneten Rippen/Rohrblock aufweist. Jeder Strömungskasten 13, 14 wird durch zwei zu einem runden Hohl kammerprofil zusammengesetzte Halbschalen gebildet, wobei je weils eine Halbschale einen Boden des jeweiligen Strömungska stens 13, 14 darstellt und mit Einzügen zur dichten Anbindung an Rohrenden der Flachrohre versehen ist. Seitlich sind die Strömungskästen 13, 14 jeweils durch einen Deckeleinsatz dicht verschlossen.

Sowohl der Rippen/Rohrblock des Ladeluftkühlers als auch der Rippen/Rohrblock des Wasser/Luft-Kühlers sind aus einer Viel zahl von zueinander parallelen Flachrohren sowie zwischen diesen angeordneten Wellrippen zusammengesetzt. Die gegen überliegenden Rohrenden der Flachrohre sind jeweils rechtec kig aufgeweitet, so daß die Rohrenden gemäß Fig. 1 in jeweils einer Reihe mit ihren in Längsrichtung der Strömungskästen gesehen querverlaufenden Wandungsabschnitten flächig und dicht aneinanderliegen. Die längsverlaufenden Wandungsab schnitte der aufgeweiteten Rohrenden verlaufen jeweils in ei ner Flucht zueinander. An diesen längsverlaufenden Wandungs abschnitten der Rohrenden, die jeweils die Außenseiten des Rippen/Rohrblockes bilden, liegen korrespondierende, längs verlaufende Wandungsbereiche der Strömungskästen flächig und bündig abschließend an. Die aufgeweiteten Rohrenden bilden somit direkt die "Böden" der Strömungskästen, so daß das zu sätzliche Vorsehen von Böden im Bereich der Strömungskästen vermieden wird. Der beschriebene Aufbau der Wärmeübertrager entspricht der Gestaltung der Rohrenden und dem Aufsetzen der Strömungskästen, wie es in der nicht vorveröffentlichten DE 195 43 986.4 beschrieben ist.

Die Strömungskästen sowohl des Ladeluftkühlers als auch des Wasser/Luft-Kühlers sind an ihren gegenüberliegenden Seiten bereichen jeweils offen gestaltet. Den seitlichen Abschluß dieser Seitenbereiche der Strömungskästen übernimmt jeweils ein Abschlußabschnitt 15, 16, 18, 19 eines Seitenteiles 11, 12, das sich einstückig über die gesamte Tiefe der Wärmeüber trageranordnung und damit über alle drei Wärmeübertrager er streckt. Die beiden Seitenteile 11, 12 begrenzen die Rip pen/Rohrblöcke des Wasser/Luft-Kühlers, des Ladeluftkühlers und des Kondensators auf gegenüberliegenden Seiten. Die Ab schlußabschnitte 15, 16, 18, 19 jedes Seitenteiles 11, 12 ra gen in Verlängerung der Seitenteile jeweils in die Seitenbe reiche der Strömungskästen hinein ab, wobei die Außenkonturen der Abschlußabschnitte 15, 16, 18, 19 jeweils exakt an die Innenkonturen der Seitenbereiche der Strömungskästen angepaßt sind, so daß sich eine umlaufend dichte Anlage der Abschluß abschnitte 15, 16, 18, 19 an den entsprechenden Innenwandun gen der Strömungskästen ergibt.

Zur Stabilisierung der Abschlußabschnitte 15, 16, 18, 19 so wie zur Vergrößerung der flächigen, umlaufenden Anlage der Abschlußabschnitte 15, 16, 18, 19 an den jeweiligen Innenwan dungen der Strömungskästen weisen diese in ihrem Randbereich jeweils einen längs der Wandungen der Strömungskästen verlau fenden Anlagesteg auf, der rechtwinklig zu der Fläche des je weiligen Seitenteils 11, 12 und damit parallel zu den Innen wandungen des jeweiligen Strömungskastens abragt. Im Bereich der Strömungskästen 13, 14 des Kondensators weisen die Sei tenteile 11, 12 lediglich einen Anlageabschnitt 17 auf, der sich an einer Unterkante der jeweiligen Halbschale der Strö mungskästen 13, 14 abstützt und somit keine seitliche Dicht funktion übernimmt. Wie bereits beschrieben, werden die seit lichen Dichtfunktionen der Strömungskästen 13, 14 durch ent sprechende seitliche Schließdeckel erfüllt, die in die Hohl kammerprofile der Strömungskästen 13, 14 dicht eingesetzt sind. Die beiden Seitenteile 11, 12 werden für die Montage der Wärmeübertrageranordnung von gegenüberliegenden Seiten her an die Rippen/Rohrblöcke angesetzt und gleichzeitig mit ihren Abschlußabschnitten 15, 16, 18, 19 axial - auf die Längsrichtung der Strömungskästen bezogen - in die Strömungs kästen eingesetzt. Durch eine Spannvorrichtung wie Spannbän der oder ähnliches wird die gesamte Wärmeübertrageranordnung einschließlich der Seitenteile 11, 12 in Querrichtung der Rippen/Rohrblöcke auf Druck belastet und anschließend in ei nem gemeinsamen Lötprozeß dicht verlötet. Voraussetzung hier für ist selbstverständlich, daß alle Bauteile der Wärmeüber trageranordnung 1 aus Metallblech, vorzugsweise einer Alumi niumlegierung, hergestellt sind. Wenigstens die jeweils dicht zusammenzufügenden Abschnitte der einzelnen Bauteile der Wär meübertrageranordnung sind entsprechend lotplattiert. Um die Seitenteile 11, 12 bereits im Vormontagestadium in den Sei tenbereichen der Strömungskästen zu fixieren, sind an den ge genüberliegenden Stirnkanten der Strömungskästen jeweils Hal tekrallen vorgesehen, die beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 mit den Bezugszeichen 26 versehen sind. Diese werden nach dem axialen Einschieben der Abschlußabschnitte der Seitentei le 11, 12 nach innen gebogen, wobei sie in entsprechende Aus sparungen der Anlagestege der Abschlußabschnitte 15, 16, 18, 19 eingreifen. Auch ohne die beschriebene Spannvorrichtung wird somit über die Seitenteile 11, 12 bereits eine Fixierung der Strömungskästen des Ladeluftkühlers und des Wasser/Luft- Kühlers relativ zu den zugehörigen Rippen/Rohrblöcken und re lativ zu den Seitenteilen 11, 12 erzielt.

Wie aus der Darstellung nach Fig. 5 erkennbar ist, ergibt sich durch das direkte Aufsetzen der Strömungskästen auf die aufgeweiteten Rohrenden einerseits und das Vorsehen von ge meinsamen, jeweils einstückigen Seitenteilen 11, 12 anderer seits ein äußerst schmalbauender, kompakter Aufbau der Wärme übertrageranordnung, wobei zwischen den einzelnen Flachrohren 21, 22, 24 des Kondensators, des Ladeluftkühlers und des Was ser/Luft-Kühlers und damit zwischen den jeweiligen Rippen/Rohr blöcken lediglich äußerst geringe Abstände verbleiben. Da der Ladeluftkühler und der Wasser/Luft-Kühler im Bereich der Strömungskästen voneinander getrennt sind, ergibt sich in diesen Bereichen eine gute thermische Isolierung zwischen den benachbarten Strömungskästen. Aus Fig. 5 ist zudem erkennbar, daß die Flachrohre 21 des Kondensators durch einen Boden 20 des zugehörigen Strömungskastens 13 hindurchragen und mittels dieses Bodens 20 in dem Strömungskasten 13 festgelegt sind.

Eine weitere Wärmeübertrageranordnung gemäß den Fig. 6 bis 8 weist lediglich zwei hintereinander angeordnete Wärmeübertra ger auf, von denen der eine als Wasser/Luft-Kühler und der andere als Kondensator ausgebildet sind. Der Wasser/Luft- Kühler entspricht in seinem Aufbau dem zuvor anhand der Fig. 1 bis 5 ausführlich beschriebenen Wasser/Luft-Kühler der Wär meübertrageranordnung 1, so daß hierzu keine weitere Erläute rung notwendig ist. Gleiches gilt für den Aufbau des Konden sators nach den Fig. 6 bis 8. Dem Wasser/Luft-Kühler und dem Kondensator sind ebenfalls auf gegenüberliegenden Seiten zwei gemeinsame Seitenteile 12a zugeordnet, die grundsätzlich ent sprechend den Seitenteilen 11 und 12, jedoch für lediglich zwei Wärmeübertrager ausgelegt, gestaltet sind. Jedes Seiten teil 12a weist lediglich jeweils einen Abschlußabschnitt 16a für den jeweiligen Seitenbereich des Wasserkastens des Was ser/Luft-Kühlers auf, die analog der Ausgestaltung nach den Fig. 1 bis 5 mit Hilfe von Haltekrallen 26 in den Seitenbe reichen fixiert und anschließend dicht mit den Wasserkästen verlötet sind. Der kompakte Aufbau der Wärmeübertrageranord nung sowie die analoge Gestaltung zu der Wärmeübertrageran ordnung nach Fig. 1 bis 5 ist im übrigen den Zeichnungen Fig. 6 bis 8 entnehmbar, wobei für gleiche Bauteile auch gleiche Bezugszeichen, lediglich unter Hinzufügung des Buchstabens a verwendet wurden.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 ist eine Wärmeübertra geranordnung ähnlich den Fig. 6 bis 8 ausschnittsweise darge stellt, die sich vorzugsweise ebenfalls aus einem Was ser/Luft-Kühler und einem Kondensator zusammensetzt. Wesent licher Unterschied zum Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 bis 8 ist es, daß diese Wärmeübertrageranordnung einen gemeinsamen Rippen/Rohrblock aufweist, in dem zwar die Flachrohre 21b des Kondensators einerseits und die Flachrohre 24b des Wasser/Luft- Kühlers andererseits voneinander getrennt sind, die aber gemeinsame und über die gesamte Tiefe der Wärmeübertrageran ordnung durchgehende Wellrippen 27 aufweist. Die Wellrippen 27 weisen somit die gleiche Breite wie die sich ebenfalls über die gesamte Wärmeübertrageranordnung erstreckenden Sei tenteile 12b auf.

Die Wärmeübertrageranordnung gemäß Fig. 10 ist analog der Wärmeübertrageranordnung nach Fig. 9 ebenfalls mit einem ge meinsamen Rippen/Rohrblock versehen, wobei Wellrippen 28 sich über die gesamte Tiefe der Wärmeübertrageranordnung erstrec ken. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind jedoch erneut drei Wärmeübertrager, vorzugsweise in Form eines Wasser/Luft-Küh lers, eines Ladeluftkühlers und eines Kondensators, in der Wärmeübertrageranordnung kombiniert und durch jeweils über die gesamte Tiefe der Wärmeübertrageranordnung durchgehende, einstückige Seitenteile 12c analog dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 5 zusammengehalten. Bei dieser Wärmeüber trageranordnung sind somit die Flachrohre 24c des ersten Wär meübertragers, die Flachrohre 22c des zweiten Wärmeübertra gers und die Flachrohre 21c des dritten Wärmeübertragers je weils in geringen Abständen zueinander angeordnet. Diese Flachrohre 21c, 22c, 24c sind jedoch durch jeweils zwischen diesen parallel verlaufende und sich über die gesamte Breite aller Flachrohre 21c, 22c, 24c erstreckende Wellrippen 28 miteinander verbunden.

Die Wärmeübertrageranordnung 29 gemäß Fig. 11 entspricht in ihrem Aufbau grundsätzlich dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 5 oder Fig. 10. Ein Wasser/Luft-Kühler weist Flachrohre 30 eines nicht näher dargestellten Rippen/Rohr blockes auf, auf deren aufgeweitete Rohrenden direkt Wasser kästen 35 aufgesetzt sind. Die Wasserkästen 35 sind identisch und symmetrisch zueinander gestaltet und weisen jeweils einen Anschlußstutzen 37 auf, die sich gemäß der Darstellung nach Fig. 11 parallel zueinander in der gleichen Richtung erstrec ken. Der Ladeluftkühler weist analog zu dem Wasser/Luft-Küh ler gestaltete Flachrohre 31 eines zugeordneten Rippen/Rohr blockes auf, auf deren aufgeweitete Rohrenden auf gegenüber liegenden Seiten jeweils ein Luftkasten 34 aufgesetzt ist. Auch die Luftkästen 34 auf den gegenüberliegenden Seiten des Ladeluftkühlers sind identisch und symmetrisch zueinander ge staltet, wobei beide Luftkästen jeweils einen Anschlußkrümmer aufweisen, der jeweils oberhalb bzw. unterhalb des jeweiligen Wasserkastens 35 derart symmetrisch zu dem Wasser/Luft-Kühler gekrümmt ist, daß die eingesetzten Anschlußstutzen 36 paral lel zu den Anschlußstutzen 37 des Wasser/Luft-Kühlers ausge richtet sind. Dadurch ergibt sich für die Wärmeübertrageran ordnung eine besonders strömungsgünstige Ausgestaltung. Auf grund des symmetrischen, identischen Aufbaus der gegenüber liegenden Strömungskästen ist eine vereinfachte Herstellung der Wärmeübertrageranordnung in besonders hohen Stückzahlen ermöglicht. Der Kondensator, der aus Strömungskästen 33 und einem Flachrohre 32 aufweisenden Rippen/Rohrblock zusammenge setzt ist, ist ebenfalls symmetrisch zu einer Mittelquerebene (strichpunktiert dargestellt) der Wärmeübertrageranordnung aufgebaut. Die einzelnen Wärmeübertrager nach Fig. 11 sind durch gemeinsame Seitenteile und/oder über die gesamte Tiefe der Wärmeübertrageranordnung 29 verlaufende Wellrippen zu ei nem Gesamtblock analog den zuvor beschriebenen Ausführungs beispielen miteinander fest verbunden. Für alle Ausführungs beispiele gilt, daß alle Bauteile der Wärmeübertrager und der Wärmeübertrageranordnung für eine Verlötung in einem gemein samen Lötprozeß aus Metall hergestellt sind.

Die Wärmeübertrageranordnungen nach den Fig. 8 bis 11 weisen zum einen Strömungskästen (Wasserkasten 2a und Strömungska sten 13a nach Fig. 8 sowie Wasserkasten 35, Luftkasten 34 und Strömungskasten 33 nach Fig. 11) auf, die jeweils durch Iso lationsspalte Sp₁, SP₄ voneinander getrennt sind. Dabei ist zwischen dem Wasserkasten 2a und dem Strömungskasten 13a nach Fig. 8 lediglich ein schmaler Isolationsspalt SP₁ von ca. 1 mm vorgesehen, der Isolationsspalt zwischen dem Wasserkasten 35 und dem Luftkasten 34 ist wesentlich größer gestaltet. Die Isolationsspalte sollen Wärmeübergänge zwischen den im Be trieb unterschiedlich heißen oder warmen Strömungskästen ver meiden.

Ergänzend oder alternativ sind zwischen den Rohren 21b, 24b weitere Isolationsspalte SP₂ sowie zwischen den Rohren 21c, 22c, 24c jeweils Isolationsspalte SP₂ und SP₃ vorgesehen, die zur thermischen Isolierung der benachbarten Rohrblöcke dienen (Fig. 9, 10). In gleicher Weise sind bei der Wärmeübertra geranordnung nach Fig. 11 Isolationsspalte SP₂, SP₃ zwischen den Rohren 31, 32 bzw. 30, 31 vorgesehen.

Alle Isolationsspalte weisen eine Breite zwischen 1 mm und 10 mm auf.

Ein Wärmeübertrager, wie er anhand der Wasser/Luft-Kühler so wie anhand der Ladeluftkühler der zuvor beschriebenen Ausfüh rungsbeispiele offenbart ist, kann verschiedene Details auf weisen, wodurch sich für einen Wärmeübertrager mit einem grundsätzlich bereits beschriebenen Aufbau die nachfolgend anhand der Fig. 12 bis 27 aufgeführten Ausgestaltungen erge ben. Diese Details können entweder für sich oder in wahlwei ser Kombination die jeweiligen Ausgestaltungen von Wärmeüber tragern ergeben.

Gemäß Fig. 12 sind die aufgeweiteten Rohrenden des Rippen/Rohr blockes eines Wärmeübertragers, wie er zuvor grundsätz lich beschrieben worden ist, mit einer rechteckigen Auftul pung A versehen, wie sie in Fig. 20 dargestellt ist. Dabei ist die Breite L (Fig. 14) der längsverlaufenden Wandungsab schnitte jeder Auftulpung A geringer als die Breite B₂ (Fig. 14) der zugehörigen Flachrohre. Die in Längsrichtung der Strömungskästen verlaufenden längsseitigen Wandungsabschnitte weisen eine Breite B₁ auf, die dem Teilungsabstand T des Rip pen/Rohrblockes entspricht. Die Höhe H₁ der querverlaufenden Wandungsabschnitte der Auftulpungen A, die der Höhe der Anla gefläche dieser Wandungsabschnitte aneinander entspricht, liegt zwischen 0,3 und 2 mal dem Teilungsabstand T des Rip pen/Rohrblockes, wobei die Auswahl aus diesem Bereich abhän gig von jeweiligen Anforderungen an den Wärmeübertrager ge wählt wird.

Der Übergangsbereich jeder Auftulpung A zwischen dem normalen Flachrohrquerschnitt und dem jeweiligen Stirnende des aufge weiteten Rohrendes weist einen Neigungswinkel W - auf die Fläche des querverlaufenden Wandungsabschnittes der Auftul pung A bezogen - auf, der zwischen 5° und 90°, vorzugsweise jedoch zwischen 25° und 65° liegt. Dabei kann der Übergangs bereich entweder als schiefe Ebene oder aber lediglich als direkter Anschluß zweier Radien - vom Flachrohr aus einer seits und von der Auftulpung her andererseits - vorgesehen sein. In diesem Fall wird der Neigungswinkel W dann durch die gemeinsame Tangente der beiden Radien bestimmt. Wie aus Fig. 15 erkennbar ist, ist die Höhe H₂ der längsseitigen Wandungs abschnitte jeder Auftulpung A, die zur flächigen Lötanlage der korrespondierenden Wandungsbereiche des jeweiligen Strö mungskastens S dient, geringer als die Höhe H₁ der querseiti gen Wandungsabschnitte, wobei das Verhältnis dieser Höhe H₁ und H₂ sich aus dem Grad der Auftulpung A relativ zum Flach rohr F ergibt. Der Grad der Auftulpung definiert sich unter anderem aus dem Verhältnis der Umfänge der Auftulpung A ei nerseits und des zugehörigen Flachrohres F andererseits. Der Umfang der Auftulpung A ist gemäß bevorzugten Ausführungsbei spielen so dimensioniert, daß er dem Umfang des zugehörigen Flachrohres F plus oder minus 30% entspricht.

Die Ecken der rechteckigen Auftulpungen A der Flachrohre wei sen vorzugsweise einen Außenradius R_a und einen Innenradius R_i (Fig. 16) auf, die zwischen 0 und 2 mm liegen. Der Außen radius R_a ist dabei so bemessen, daß zwischen den benachbar ten Rohrenden und den Seitenwandungen der Strömungskästen nur sehr schmale Fugen verbleiben, die im Lötofen durch das flie ßende Lot vollständig und dicht ausgefüllt werden.

Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 13 und 17 sind die Rohrenden der Flachrohre F des Rippen/Rohrblockes asymme trisch aufgeweitet, wodurch sich zu einer Mittellängsebene jedes Flachrohres F versetzte Auftulpungen A_S ergeben. Die benachbarten Auftulpungen A_S sind gemäß Fig. 13 aneinanderge setzt, um die gegenseitige dichte Verbindung zu erzielen.

Die Flachrohre bilden entweder gemäß dem Flachrohr F₁ nach Fig. 19 einen einzelnen, durchgehenden Strömungskanal, oder aber sind gemäß dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 14 bis 18 mit zwei voneinander getrennten Strömungskanälen (F_S1, F_S2) versehen, wobei das dargestellte Flachrohr F durch entspre chende längsverlaufende Sicken N auf gegenüberliegenden Sei ten gestaltet ist. Die beiden Strömungskanäle können auch durch ein entsprechend extrudiertes Aluminiumprofil geschaf fen werden. Bei einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind mehr als zwei Strömungskanäle in einem Flachrohr vorgesehen.

Anhand der schematischen Darstellungen nach den Fig. 21 bis 27 sind verschiedene Ausführungsbeispiele dargestellt, die die "bodenlosen" Wärmeübertrager, bei denen Strömungskästen direkt auf die aufgeweiteten Rohrenden des Rippen/Rohrblockes aufgesetzt sind, weiter verbessern. Bei den Ausführungsbei spielen nach den Fig. 21 bis 23 und 26 wird eine formschlüs sige Fixierung der aufgeweiteten Rohrenden aneinander quer zur Längsrichtung der nicht dargestellten Strömungskästen durch eine entsprechende Formgebung der querseitigen Wan dungsabschnitte der aufgeweiteten Rohrenden A₁, A₂, A₃ und A₆ erzielt. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 21 sind die Wan dungsabschnitte jeweils korrespondierend bogenförmig ge krümmt. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 22 sind sie wel lenförmig gekrümmt. Die Wandungsabschnitte des Ausführungs beispiels nach Fig. 23 weisen bogenförmige Krümmungen auf, die zwischen geradlinigen Stegen der Wandungsabschnitte ver laufen. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 26 verlaufen die Wandungsabschnitte ebenfalls wellenförmig, wobei die Wellen form sich bis zu den querseitigen Wandungsabschnitten hin er streckt und nicht in geradlinige Stege übergeht, wie dies beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 22 der Fall ist.

Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 24 und 25 sind die querseitigen Wandungsabschnitte der aufgeweiteten Rohren den A₄ und As gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 20 unverändert geradlinig und eben gestaltet. Dafür sind die längsseitigen Wandungsabschnitte V-förmig nach außen aufge weitet. Ergänzend sind die korrespondierenden Wandungsberei che S₁ des aufgesetzten Strömungskastens zickzackartig ge staltet, so daß sich zwischen den aufgeweiteten Rohrenden A₄ und den Wandungsbereichen des jeweiligen Strömungskästen 1 ein Formschluß in Längsrichtung des Strömungskastens ergibt. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 25 ist anstelle einer V- förmigen Aufweitung eine wellenförmige Aufweitung der längs seitigen Wandungsabschnitte der aufgeweiteten Rohrenden A₅ vorgesehen. Die korrespondierenden Wandungsbereiche des Strö mungskastens S₂ sind analog wellenförmig gekrümmt, wodurch sich in gleicher Weise ein Formschluß zwischen dem Strömungs kasten S₂ und den Rohrenden A₅ ergibt, wie beim Ausführungs beispiel nach Fig. 24.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 27 sind die Auftulpungen A der Flachrohre F₂ schräg, vorzugsweise etwa diagonal, ver setzt zu den Mittellängsebenen der Flachrohre F₂, wodurch sich in der bündigen Aneinanderreihung der Rohrenden die ge zeigte parallele und schräge Ausrichtung der Flachrohre F₂ ergibt.

Claims

1. Wärmeübertrager für ein Kraftfahrzeug mit einem Rippen/Rohr block, dessen Flachrohre auf gegenüberliegenden Seiten mit derart aufgeweiteten Rohrenden versehen sind, daß quer verlaufende, einander benachbarte Wandungsabschnitte der Rohrenden flächig aneinanderliegen und die Rohrenden in einer Reihe miteinander fluchten, wobei auf die Rohrenden auf bei den Seiten jeweils ein Strömungskasten bündig abschließend mit entsprechenden längsverlaufenden Wandungsabschnitten der Rohrenden aufgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die einander benachbarten, querverlaufenden Wandungsab schnitte der Rohrenden (A₁, A₂, A₃, A₆) formschlüssig aneinan derliegen.

2. Wärmeübertrager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Strömungskästen (S₁, S₂) zugewandten, längsverlaufenden Wan dungsabschnitte der Rohrenden (A₄, A₅) formschlüssig an kor respondierenden Wandungsbereichen der Strömungskästen (S₁, S₂) anliegen.

3. Wärmeübertrager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die einander zugewandten, querverlaufenden Wan dungsabschnitte benachbarter Rohrenden (A₂) mit zueinander korrespondierenden, wellen- oder bogenförmigen Krümmungen versehen sind.

4. Wärmeübertrager nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die längsverlaufenden Wandungsabschnitte der Rohrenden (A₄, A₅) mit jeweils wenigstens einer aus der Flucht der Wandungsabschnitte abragenden Krümmung oder Ecke versehen sind, und daß die zugeordneten Wandungsbereiche der Strömungskästen (S₁, S₂) entsprechend gegensinnig gekrümmt oder gezackt verlaufen.

5. Wärmeübertrager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Ecken der aufgeweiteten Rohrenden (A) mit Radien (R_i, R_a) zwischen 0 und 2 mm versehen sind.

6. Wärmeübertrager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Rohrenden (A_S) jeweils asymmetrisch zu ei ner Mittelebene des zugeordneten Flachrohres (7) aufgeweitet sind.

7. Wärmeübertrager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß der Umfang der Aufweitung (A) jedes Rohrendes dem Umfang des zugeordneten Flachrohres (F, F₁) zuzüglich oder abzüglich 30% entspricht.

8. Wärmeübertrager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß ein Übergangsbereich zwischen der Aufweitung des Rohrendes und einem Flachrohrmantel in einem Winkel (W) zwischen 5° und 90°, vorzugsweise zwischen 25° und 65°, zu dem querseitigen Wandungsabschnitt der Aufweitung geneigt ist.

9. Wärmeübertrager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Erstreckung (L) der querverlaufenden Wan dungsabschnitte geringer ist als die Breite (B₂) der Flach rohre.

10. Wärmeübertrager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die den benachbarten Rohrenden zugewandten querverlaufenden Wandungsabschnitte eine Höhe (H₁) zwischen 0,3 und 2 mal einem Teilungsabstand (T) der Flachrohre, näm lich 0,3T ≦ H₁ ≦ 2T aufweisen.

11. Wärmeübertrager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Höhe (H₂) der Lötfläche der dem Sammelka sten (S) zugewandten längsverlaufenden Wandungsabschnitte ge ringer ist als die Höhe (H₁) der querverlaufenden Wandungsab schnitte.

12. Wärmeübertrager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Flachrohre (F₂) relativ zu Symmetrieachsen der Aufweitungen (A) der Rohrenden schräg verlaufend ausge richtet sind.

13. Wärmeübertrageranordnung für ein Kraftfahrzeug mit we nigstens zwei in Durchströmungsrichtung hintereinander ange ordneten Wärmeübertragern nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß den wenigstens zwei Wärmeüber tragern auf gegenüberliegenden Seiten jeweils ein gemeinsa mes Seitenteil (11, 12, 12a) zugeordnet ist.

14. Wärmeübertrageranordnung nach Anspruch 13, dadurch ge kennzeichnet, daß die Strömungskästen (2, 3, 5, 6, 2a) von wenigstens einem Wärmeübertrager in ihren Seitenbereichen of fen gestaltet sind, und daß die gegenüberliegenden Seiten teile (11, 12, 12a) jeweils mit wenigstens einem korrespon dierenden Abschlußabschnitt versehen sind, die in die jewei ligen Seitenbereiche der Strömungskästen (2, 3, 5, 6, 2a) hineinragen und diese dicht abschließen.

15. Wärmeübertrageranordnung nach Anspruch 14, dadurch ge kennzeichnet, daß die Außenkonturen der Abschlußabschnitte an die korrespondierenden Innenkonturen der Seitenbereiche der Strömungskästen (2, 3, 5, 6, 2a) angepaßt sind.

16. Wärmeübertrageranordnung nach dem Oberbegriff des An spruchs 13 oder nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens zwei Wärmeübertrager ge meinsame, sich über die Gesamttiefe des Rippen/Rohrblockes erstreckende Rippen (27, 28) aufweisen.

17. Wärmeübertrageranordnung nach dem Oberbegriff des An spruchs 13 oder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Flachrohre (F) wenigstens eines Rippen/Rohrblockes jeweils wenigstens zwei zueinander paral lele Strömungskanäle (F_S1, F_S2) bilden.

18. Wärmeübertrageranordnung nach dem Oberbegriff des An spruchs 13 oder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Strömungskästen (34, 35) der wenigstens zwei Wärmeübertrager mit Anschlußstutzen (36, 37) versehen sind, die parallel zueinander und gleichsinnig ge krümmt sind.

19. Wärmeübertrageranordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Rohren (21b, 24b; 21c, 22c, 24c; 30, 31, 32) und/oder den Strömungskästen (2a, 13a; 33, 34, 35) Isolationsspalte (Sp₁, Sp₂, SP₃, SP₄) angeordnet sind.