DE19819248C1 - Flachrohr eines Heizungswärmetauschers oder Kühlers eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Flachrohr eines Heizungswärmetauschers oder Kühlers eines Kraftfahrzeugs

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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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