DE19819248C1 - Flachrohr eines Heizungswärmetauschers oder Kühlers eines Kraftfahrzeugs - Google Patents
Flachrohr eines Heizungswärmetauschers oder Kühlers eines KraftfahrzeugsInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Flachrohr eines Heizungs
wärmetauschers oder Kühlers eines Kraftfahrzeugs mit den
Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
Ein solches Flachrohr ist aus der DE 93 09 822 U1,
insbesondere Fig. 6 bis 7b, bekannt.
Bei dem bekannten Flachrohr sind die Eindellungen mindestens
einer Flachseite des Flachrohres so angeordnet, daß einer
seits eine gegenseitige Halterung der Flachseiten gegen
Berstdruck erfolgt und andererseits eine gewünschte Turbu
lenzerzeugung erzielt wird.
Für die Turbulenzerzeugung muß man die Abstandhalter relativ
dicht zueinander anordnen. Dabei kommt es jedoch zu einer
verhältnismäßig ausgeprägten gegenseitigen Strömungsversper
rung mit der Folge, daß eine maximale Turbulenz in unmittel
barer Nähe der Abstandhalter erfolgt und dazwischen ein rela
tiv geringer Turbulenzgrad der Strömung vorhanden ist. Die
hohe Turbulenz in Nachbarschaft der Abstandhalter führt dabei
zu einer relativ hohen Erosion.
Miteinander verlötete eingedellte Abstandhalter sind bei aus
Blech gefalteten Flachrohren auch sonst in mannigfacher Form
bekannt (z. B. GB-2 223 091 A1 und DE-OS 15 01 537).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Turbulenzerzeu
gung so zu vergleichmäßigen, daß unter Einhaltung einer aus
reichenden Sicherung des Flachrohres gegen Berstung die Ero
sionsgefahr verringert wird.
Diese Aufgabe wird bei einem Flachrohr mit den Merkmalen des
Oberbegriffs von Anspruch 1 durch dessen kennzeichnende Merk
male gelöst.
Indem nämlich die Abstandhalter von ihrer Funktion als Turbu
lenzerzeuger teilweise entlastet werden, kann man sie unter
im Vergleich zum genannten Stand der Technik größeren gegen
seitigen Abstand anordnen, ohne die Sicherheit gegen
Berstdruck wesentlich zu beeinträchtigen. Ein Teil der Turbu
lenzerzeugung wird dabei den zusätzlichen Einprägungen zuge
wiesen, welche wegen ihrer freiragenden Anordnung in der Flut
zu keiner ernsthaften gegenseitigen Versperrung führen und
wegen ihrer freien Anordnung auch nicht wesentlich erosions
gefährdet sind. Zwar haben derartige in die Flut frei hinein
ragende Einprägungen einen geringeren Turbulenzerzeugungsgrad
als die bekannten Abstandhalter der miteinander verlöteten
Eindellungen; dies kann man jedoch durch eine größere Zahl
der in die Flut frei hineinragenden Einprägungen nicht nur
kompensieren, sondern in gewünschter Weise sogar überkompen
sieren. Durch die mögliche enge Anordnung der frei in die
Flut ragenden Einprägungen erhält man überdies eine günstige
Strömungsvergleichmäßigung.
Die Ansprüche 2 und 3 zeigen zwei alternative bevorzugte An
ordnungen der nur noch in relativ kleiner Zahl angeordneten
Abstandhalter. Dabei kommt die Lösung nach Anspruch 2 insbe
sondere für schmalere Fluten und die nach Anspruch 3 für
breitere Fluten in Frage. Es ist dabei nicht mehr nötig, wie
bei den bekannten Flachrohren die Abstandhalter rasterförmig
über die Breite der jeweiligen Flut zu verteilen, sondern sie
können in strömungsmechanisch optimaler Weise nach Anspruch 2
sogar nur in einer Linie und nach Anspruch 3 in zwei Linien
längs der Flut hintereinander angeordnet sein und so die Ge
fahr einer Erosion insbesondere an der angeströmten Seite
weiter verringern. Das gilt erst recht, wenn gemäß Anspruch 4
dem Abstandhalter in Strömungsrichtung jeweils eine Einprä
gung sozusagen als Wellenbrecher vorgeordnet ist.
Anspruch 6 befaßt sich mit dem Sonderfall von Flachrohren von
mindestens zwei Fluten. In diesem Fall ist es zweckmäßig, bei
solchen Abstandhaltern, welche der Trennwand zwischen den
Fluten benachbart sind, den der Trennwand nicht benachbarten
Bereich mit einer Gruppe von Einprägungen zu umgeben. Bei
sonstigen mit Abstand zu seitlichen Trennwänden angeordneten
Abstandhaltern beliebige Anzahl von Fluten, insbesondere auch
bei einflutigen Flachrohren, kann man die Abstandhalter rings
herum mit einer Gruppe von Einprägungen umgeben (Anspruch 5).
Wenn die Abstandhalter im Sinne von Anspruch 7 als langge
streckte Strömungsprofile ausgebildet sind, empfiehlt es sich
dabei, nicht nur im Sinne von Anspruch 4 zwischen den Ab
standhaltern jeweils mindestens eine Einprägung zwischenzu
schalten, sondern außerdem längs des Strömungsprofils jeden
falls in einer Trennwand zwischen benachbarten Fluten abge
wandten Bereichen mindestens zwei Einprägungen in Strömungs
richtung hintereinander anzuordnen.
Allgemein hat sich für Anordnung und Ausbildung der Einprä
gungen eine Gestaltung nach Anspruch 9 bzw. 10 als zweckmäßig
erwiesen.
Die Ausbildung der Abstandhalter selbst ist im Sinne der Auf
gabenstellung der Erfindung, die Erosion an den Abstandhal
tern so gering wie möglich zu halten, gewählt. Dabei bietet
die ovale zentrale Lötstelle selbst wenig Widerstand gegen
Erosion. Insbesondere der trichterförmige Einlauf bewirkt
eine Strömungsablenkung. Dieser Effekt wird durch die vor
zugsweise vorgesehene Einbeulung insbesondere im trichterför
migen Einlaufbereich, aber auch im trichterförmigen Auslauf
bereich, noch günstig verstärkt, indem die Einbeulungen
selbst Wellenbrecherfunktion übernehmen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeich
nungen an mehreren Ausführungsbeispielen noch näher erläu
tert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch ein gefaltetes Flachrohr;
Fig. 2 und Fig. 3 je eine Draufsicht von zwei verschiedenen
Varianten der Flachseite des Flachrohres gemäß Fig. 1;
Fig. 4 einen Schnitt in vergrößertem Maßstab in Strömungs
richtung senkrecht zur Flachseite eines Flachrohres gemäß
Fig. 2 oder Fig. 3 durch einen verlöteten Abstandhalter;
Fig. 4a einen Schnitt parallel zu den Flachseiten durch die
Mittelebene der Darstellung von Fig. 4 sowie Fig. 5 in der
selben Darstellungsweise wie in Fig. 4 einen Schnitt durch
zwei gegenüberliegende Einprägungen bei einem Flachrohr gemäß
Fig. 2 oder Fig. 3.
Das Flachrohr gemäß Fig. 1 ist aus einem Blechteil aus Alumi
nium oder einer Aluminiumlegierung gefaltet.
Das Flachrohr 2 weist dabei zwei zueinander parallele Flach
seiten 4 auf, die an den beiden Rändern des Flachrohres je
weils gerundet ineinander übergehen. Das Flachrohr hat eine
zweiflutige Ausbildung mit inneren Strömungskanälen 6, die
durch eine Trennwand 8 voneinander abgetrennt sind. An einer
Öffnung 10 erfolgt dabei eine Strömungsumkehr zwischen den
beiden benachbarten Fluten der durch die Trennwand 8 abge
trennten Strömungskanäle 6. Diese Trennwand 8 wird dabei von
einer Stufe 12 an einem freien Blechrand gebildet, die im
groben betrachtet Z-förmige Gestalt hat. Dabei bildet der
zentrale Steg des Z die Trennwand. Der eine Seitensteg des Z
liegt dabei am freien Ende des anderen freien Blechrandes in
nen flach an, wobei der innere Seitensteg des Z an der diesem
freien Blechrand gegenüberliegenden Innenseite der Breitseite
des Flachrohres flach anliegt. Im Bereich dieser flachen An
lage erfolgte eine gegenseitige Hartverlötung. Die Überlap
pung des erstgenannten Seitensteges des Z-Profils mit dem
freien Blechrand erfolgt dabei so, daß die in der Zeichnungs
ebene 4 untere Breitseite eben ausgebildet ist, indem ent
sprechend nur eine Überlappungsstufe in Stärke von etwa einer
Blechwandstärke gebildet ist.
In beiden Strömungskanälen 6 sind die beiden gegenüberliegen
den Flachseiten 4 durch Abstandhalter 14 gegeneinander stabi
lisiert, die hier als beidseitige Eindellungen der Flachsei
ten 4 mit gleicher Ausbildung und gleicher Eindellungstiefe
ihrer Eindellungen 15 ausgebildet sind und an ihren Stirnsei
ten durch Nut 16 starr miteinander verbunden sind (vgl. Fig.
4 und 4a).
Bei der Anordnung gemäß Fig. 2 sind die Abstandhalter 14 zen
tral fluchtend längs der Flut des jeweiligen Strömungskanals
6 aufgereiht, während sie bei der alternativen Anordnung ge
mäß Fig. 3 längs der Flut im Gegensinn abwechselnd seitlich
versetzt sind.
Zusätzlich zu den Eindellungen 15, welche die Abstandhalter
14 bilden, sind noch in der von dem jeweiligen Strömungskanal
6 gebildeten selben Flut zusätzlich zu den Abstandhaltern 14
frei in die Flut hereinragende Einprägungen 18 an beiden
Flachseiten 4 in einem punktförmigen Raster verteilt und nach
Art von Kugelkalotten 20 gemäß Fig. 5 geformt, wobei im Ge
gensatz zu den Eindellungen 15 die Kugelkalotten 20 unter
sonst gleicher gegenüberliegender Anordnung gegenseitigen Ab
stand haben.
Speziell ist rings um den jeweiligen Abstandhalter 14 Jeweils
eine Gruppe der Einprägungen 18 angeordnet, von denen jeweils
eine Einprägung 18a dem Abstandhalter 14 in Strömungsrichtung
vorgeordnet ist. Aus Symmetriegründen der Herstellungsweise
bei Strömungsumkehr der beiden Fluten ist jedem Abstandhalter
symmetrisch dann auch noch jeweils eine Einprägung 18b nach
geordnet. Außerdem sind längs der Strömungsrichtung an den
beiden Seiten jedes Abstandhalters jeweils mindestens zwei
Einprägungen 18 vorgesehen, so daß die Jeweilige Gruppe hier
jeweils von sechs Einprägungen 18 einschließlich der beiden
Einprägungen 18a und 18b gebildet ist.
Darüberhinaus können noch im Bereich der Trennwand 8 Jeden
falls an einer Flachseite 4 zusätzliche Einprägungen 18c vor
gesehen sein, wie dies aus den Fig. 1 bis 3 erkenntlich
ist.
Die Öffnung 10 in der Trennwand ist gemäß der Darstellung in
den Fig. 2 und 3 in eine Mehrzahl von rechteckigen Öffnun
gen, zweckmäßig Ausstanzungen, in der Trennwand aufgelöst.
Soweit ein Abstandhalter 14 so nah der Trennwand 8 angeordnet
ist, daß dort kein Raum für eine Einprägung 18 mehr verbleibt
oder diese strömungsmäßig keinen Sinn mehr macht, kann man
die in den Figuren rings um den Abstandhalter dargestellte
Gruppe von sechs Einprägungen 18 auch um die eine der Trenn
wand nahe Einprägung 18 in nicht dargestellter Weise reduzie
ren.
Aus Fig. 4a wird deutlich, daß im Bereich des jeweiligen Ab
standhalters 14 die Lotstelle ihrerseits ein in Strömungs
richtung ovales oder linsenförmiges Gebilde ausmacht, das in
soweit schon in einem gewissen Maße den Charakter eines Strö
mungsprofils hat. Trotzdem ist das Lot wesentlich empfindli
cher gegen Erosion als das Material des Bleches, aus dem das
Flachrohr 2 gefaltet ist. Um hier einer Erosion durch unmit
telbare Strömungsbeaufschlagung des Lotes 16 weiter vorzubeu
gen, ist gemäß den Fig. 4 und 4a der Abstandhalter 14 in
Richtung der Flut als hydrodynamisch optimierter langge
streckter Strömungskörper ausgebildet. Insbesondere sind die
beidseitigen Eindellungen 15, welche durch Verlötung ihrer
Scheitelbereiche durch das Lot 16 miteinander den jeweiligen
Abstandhalter 14 bilden, über das Lot hinaus in Strömungs
richtung eingangsseitig trichterförmig eingezogen (bei 22)
und ausgangsseitig trichterförmig erweitert (bei 24) geformt.
Dabei findet sich am Übergang aus der Flachseite 4 in die
trichterförmige Gestalt der Eindellung 15 jeweils einlaufsei
tig und auslaufseitig eine Einbeulung 26.
Claims (10)
1. Flachrohr (2) eines Heizungswärmetauschers oder
Kühlers eines Kraftfahrzeugs, das aus einem Flachblech aus
Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gefaltet ist und über
dessen Jeweilige Flut miteinander verlötete Abstandhalter
(14) der Flachseiten (4) des Flachrohres (2) verteilt sind,
die als ein- oder beidseitige Eindellungen (15) der
Flachseiten (4) des Flachrohres (2) ausgebildet sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der selben Flut zusätzlich zu den
Abstandhaltern (14) frei in die Flut hereinragende
Einprägungen (18) als turbulenzerzeugende
Strömungshindernisse an mindestens einer Flachseite (4) des
Flachrohres (2) verteilt sind.
2. Flachrohr (2) nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Abstandhalter (14) zentral fluchtend
längs der Flut aufgereiht sind.
3. Flachrohr (2) nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Abstandhalter (14) längs der Flut im
Gegensinn abwechselnd seitlich versetzt sind.
4. Flachrohr (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß dem Abstandhalter (14) in
Strömungsrichtung jeweils eine Einprägung (18) vorgeordnet
ist.
5. Flachrohr (2) nach Anspruch 2 oder 4, dadurch
gekennzeichnet, daß rings um den Abstandhalter (14) jeweils
eine Gruppe von Einprägungen (18) angeordnet ist.
6. Flachrohr (2) in mindestens zweiflutiger Ausbildung
nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß
mindestens ein Teil der Abstandhalter (14) in Nachbarschaft
der Trennwand (8) von zwei benachbarten Fluten angeordnet ist
und eine Gruppe von Einprägungen (18) rings um den der
Trennwand (8) abgewandten Bereich der Abstandhalter (14)
angeordnet ist.
7. Flachrohr (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandhalter (14) als
hydrodynamisch optimierte in Richtung der Flut langgestreckte
Strömungskörper ausgebildet sind.
8. Flachrohr (2) nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Abstandhalter (14) von beidseitigen,
insbesondere einander gegenüberliegenden Eindellungen (15)
der Flachseite (4) des Flachrohres (2) gebildet sind, die
eingangsseitig und ausgangsseitig in Strömungsrichtung
trichterförmig eingezogen (22) bzw. trichterförmig erweitert
(24) geformt, in einem ovalen Scheitelbereich miteinander
verlötet und vorzugsweise im Einlaufbereich und/oder
Auslaufbereich eingebeult (26) geformt sind.
9. Flachrohr (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Einprägungen (18) in einem
punktförmigen Raster verteilt sind.
10. Flachrohr (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Einprägungen (18) nach Art
von Kugelkalotten (20) geformt sind.
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