DE19858325A1 - Wärmeübertrageranordnung für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Abstract

Eine Wärmeübertrageranordnung für ein Kraftfahrzeug mit einem Rippen/Rohrblock, der wenigstens eine Reihe von Rohren aufweist, deren Rohrenden auf gegenüberliegenden Seiten aufgeweitet sind, wobei querverlaufende Wandungsabschnitte der Rohrenden einer Reihe flächig aneinanderliegen und längsverlaufende Außenabschnitte der Rohrenden jeweils in einer gemeinsamen Flucht zueinander ausgerichtet sind, wobei auf die Rohrenden auf jeder Seite jeweils ein Strömungskasten bündig abschließoend mit den längsverlaufenden Außenabschnitten dicht auf die Rohrenden aufgesetzt ist, ist bekannt. DOLLAR A Erfindungsgemäß sind wenigstens zwei zueinander parallele Reihen von Rohren vorgesehen, deren aufgeweitete Rohrenden auf den gegenüberliegenden Seiten jeweils in einen gemeinsamen Strömungskasten münden, und zwischen jeweils zwei benachbarten Reihen von Rohrenden ist jeweils ein Überbrückungsprofil eingefügt, das dicht mit den Rohrenden und stirnseitigen Endbereichen des Strömungskastens abschließt. Einsatz für Ladeluftkühler.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wärmeübertrageranordnung für ein Kraftfahrzeug mit einem Rippen/Rohrblock, der wenigstens eine Reihe von Flachrohren aufweist, deren Rohrenden auf gegen­ überliegenden Seiten aufgeweitet sind, wobei quer verlaufende Wandungsabschnitte der Rohrenden einer Reihe flächig aneinan­ derliegen und längsverlaufende Außenabschnitte der Rohrenden jeweils in einer gemeinsamen Flucht zueinander ausgerichtet sind, wobei auf die Rohrenden auf jeder Seite jeweils ein Strömungskasten bündig abschließend mit den längsverlaufenden Außenabschnitten dicht auf die Rohrenden aufgesetzt ist.

Eine solche Wärmeübertrageranordnung ist aus der DE 197 22 097 A1 bekannt. Die bekannte Wärmeübertrageranordnung kann entweder durch einen einzelnen Wärmeübertrager oder durch mehrere Wärmeübertrager gebildet werden. Jeder Wärmeübertra­ ger weist einen Rippen/Rohrblock auf, dessen Flachrohre an ihren gegenüberliegenden Rohrenden aufgeweitet sind. Die Auf­ weitung der Rohrenden ist so gestaltet, daß querverlaufende Wandungsabschnitte der benachbarten Rohrenden flächig anein­ anderliegen. Längsverlaufende Außenabschnitte der Rohrenden sind in einer Flucht zueinander ausgerichtet. Die Rohrenden weisen bei den dargestellten Ausführungen der bekannten Wär­ meübertrageranordnung einen rechteckigen freien Querschnitt auf. Auf jede Reihe von blockförmig zusammengefügten Rohren­ den ist jeweils ein Strömungskasten aufgesetzt, dessen Wan­ dungen bündig mit den Außenabschnitten der Rohrenden ab­ schließen und flächig und dicht mit diesen verlötet sind. Auch die Rohrenden der Flachrohre sind untereinander mit ih­ ren flächig aneinanderliegenden Wandungsabschnitten dicht verlötet. Es werden somit bodenlose Strömungskästen und Wär­ meübertrager gebildet, da die blockförmig aneinanderliegenden Rohrenden direkt einen dichten und durchgängigen Abschluß bilden, ohne daß ergänzend noch ein Rohrboden vorgesehen sein müßte.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Wärmeübertrageranordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, deren Einsatzmöglich­ keiten gegenüber dem Stand der Technik weiter verbessert sind.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß wenigstens zwei zuein­ ander parallele Reihen von Flachrohren vorgesehen sind, deren aufgeweitete Rohrenden auf den gegenüberliegenden Seiten je­ weils in einen gemeinsamen Strömungskasten münden, und daß zwischen jeweils zwei benachbarten Reihen von Rohrenden je­ weils ein Überbrückungsprofil eingefügt ist, das dicht mit den Rohrenden und stirnseitigen Endbereichen des Strömungska­ stens abschließt. Durch die erfindungsgemäße Lösung ist es möglich, die aus dem Stand der Technik bekannte Bauweise der bodenlosen Strömungskästen auch auf mehrreihige Wärmeübertra­ geranordnungen, d. h. auf Wärmeübertrageranordnungen mit zwei oder mehr Rohrreihen, zu übertragen. Die Rohre sind vorzugs­ weise durch Flachrohre gebildet. Es können jedoch auch Rundrohre oder anders gestaltete Rohre vorgesehen sein, deren Rohrenden entsprechend aufgeweitet sind. Durch jeweils ein Überbrückungsprofil zwischen zwei benachbarten Reihen von Rohrenden ist es möglich, einen einzelnen Strömungskasten auf alle Rohrreihen der jeweiligen Wärmeübertrageranordnung auf­ zusetzen, wobei der Strömungskasten jeweils mit den entspre­ chend äußeren Reihen von Rohrenden flächig und dicht verbun­ den wird. Die Abstände zwischen den Reihen von Rohrenden un­ tereinander werden durch die Überbrückungsprofile verschlos­ sen und abgedichtet. Die Einsatzmöglichkeiten der vorteilhaf­ ten bodenlosen Bauweise werden somit erheblich erweitert. Da­ bei kann die Wärmeübertrageranordnung lediglich durch einen einzelnen, mehrreihigen Wärmeübertrager oder auch durch meh­ rere, ihrerseits ein- und/oder mehrreihige Wärmeübertrager gebildet sein. Im letzteren Fall müssen die einzelnen Wärme­ übertrager ihrer Funktion nach durch entsprechende Trennwände innerhalb des jeweiligen Strömungskastens voneinander sepa­ riert werden. Die Trennwände verlaufen dann in Längsrichtung der Überbrückungsprofile und vorzugsweise auf Höhe dieser Überbrückungsprofile. Außerdem ist es möglich, die Strömungs­ kästen durch jeweils wenigstens eine querverlaufende Trenn­ wand in wenigstens zwei Strömungskammern zu unterteilen, wo­ durch ebenfalls entweder zwei unterschiedliche Wärmeübertra­ gerfunktionen oder eine U-förmige oder schlangenlinienförmige Führung des Wärmeübertragermediums erzielbar ist. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die gesamte Wärmeübetragung aus einer Leichtmetallegierung hergestellt, wobei die einzel­ nen Teile der Wärmeübertrageranordnung, die miteinander zu verbinden sind, wenigstens einseitig lotplattiert sind. Auch das wenigstens eine Überbrückungsprofil ist aus dieser Leichtmetallegierung hergestellt und wenigstens einseitig lotplattiert. Somit kann die gesamte Wärmeübertrageranordnung in einem Arbeitsgang in einem Lötofen dicht verlötet werden. Stirnseitig ist das wenigstens eine Überbrückungsprofil ent­ weder mit entsprechenden Stirnwandbereichen des Strömungska­ stens oder mit Wandungsbereichen von Seitenteilen dicht ver­ bunden.

In Ausgestaltung der Erfindung erstreckt das wenigstens eine Überbrückungsprofil sich über die gesamte Länge des zugeord­ neten Strömungskastens. Dadurch ist das Überbrückungsprofil vorteilhaft als einstückiges Bauteil gestaltet.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist das Überbrüc­ kungsprofil zwei mit den einander zugewandten Außenabschnit­ ten der aufgeweiteten Rohrenden flächig verbundene, insbeson­ dere verlötete, Schenkelstege auf, die durch wenigstens einen geschlossenen Verbindungssteg durchgängig miteinander verbun­ den sind. Die Schenkelstege dienen somit zur flächigen und dichten Anbindung an die entsprechenden Außenabschnitte der benachbarten Rohrenden. Der Verbindungssteg schafft den durchgehend dichten Abschluß und stellt somit eine Art Boden des jeweiligen Strömungskastens dar. Das Überbrückungsprofil kann somit insbesondere H-förmig gestaltet sein.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Überbrüc­ kungsprofil U-förmig profiliert. Dies ist eine vorteilhafte Ausgestaltung, da das U-förmige Profil in einfacher Weise im Strangpreßverfahren als Endlosprofil herstellbar ist und in gewünschter Weise abgelängt werden kann.

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 in einer Seitenansicht eine Ausführungsform ei­ ner erfindungsgemäßen Wärmeübertrageranordnung in Form eines Ladeluft/Luftkühlers für ein Kraftfahr­ zeug,

Fig. 2 eine Frontansicht des Ladeluftkühlers nach Fig. 1 im Bereich eines oberen Luftkastens in Richtung des Pfeiles II in Fig. 1,

Fig. 3 in vergrößerter Darstellung einen oberen Bereich des Ladeluftkühlers nach Fig. 1,

Fig. 4 in vergrößerter, perspektivischer und teilweise auf­ geschnittener Darstellung schematisiert einen als Strömungskasten dienden Luftkasten einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wärmeübertra­ geranordnung in Form eines Ladeluftkühlers, und

Fig. 5 einen Schnitt durch den Ladeluftkühler nach Fig. 4.

Ein Ladeluft/Luftkühler 1 für ein Kraftfahrzeug ist gemäß den Fig. 1 bis 3 mit einem Rippen/Rohrblock sowie einem als Strö­ mungskasten dienenden oberen Luftkasten 2 und einem unteren Strömungskasten in Form eines identisch gestalteten Luftka­ stens 2 versehen. Der Rippen/Rohrblock setzt sich aus zwei in Durchströmungsrichtung von Umgebungsluft hintereinanderlie­ genden Flachrohrreihen 3, 4 zusammen, wobei zwischen den Flachrohren 3, 4 Wellrippen 7 angeordnet sind (Fig. 2). Die Wellrippen 7 erstrecken sich jeweils über die gesamte Breite beider Flachrohrreihen 3, 4, so daß die Wellrippen 7 etwa die doppelte Breite jedes Flachrohres 3, 4 aufweisen. Sowohl der obere als auch der untere Luftkasten 2 sind mit jeweils zwei Anschlüssen 5 für Ladeluft versehen. Sowohl der obere Luftka­ sten 2 als auch der untere Luftkasten 2 ist mit jeweils einer zwischen den beiden Anschußstutzen 5 vorgesehenen und paral­ lel zu den Flachrohren 3, 4 und Wellrippen 7 ausgerichteten Trennwand 11 versehen (Fig. 2). Jede Trennwand 11 unterteilt den jeweiligen Luftkasten 2 in zwei gleichgroße Strömungskam­ mern. Die Flachrohre 3, 4 weisen an ihren gegenüberliegenden Stirnenden rechteckig aufgeweitete Rohrenden 8 auf, die mit ihren querverlaufenden Wandungsabschnitten in jeder Flach­ rohrreihe 3, 4 jeweils flächig aneinanderliegen, wobei die entsprechend außenliegenden und somit längsverlaufenden Wan­ dungsabschnitte der Rohrenden 8 jeder Flachrohrreihe 3, 4 in einer Linie miteinander fluchten. Die Aufweitung der Rohren­ den und das blockartige Aneinanderliegen der Rohrenden 8 je­ der Flachrohrreihe 3, 4 entspricht der Bauweise gemäß der DE 197 22 097 A1, so daß für eine nähere Erläuterung auf diesen Stand der Technik verwiesen wird. Die beiden Flachrohrreihen 3, 4 bilden somit im Bereich ihrer Rohrenden 8 auch zwei Rei­ hen von Rohrenden 8, die jedoch aufgrund ihrer rechteckigen Gestaltung eine geringere Breite aufweisen als die Flachrohre 3, 4 selbst. Im Bereich jedes Luftkastens 2 verbleibt somit zwischen den beiden Reihen von Rohrenden 8 ein Abstand, der einen freien Zwischenraum bildet. Jeweils außen sind die Rohrenden 8 flächig mit Seitenwandungen des jeweiligen Luft­ kastens 2 dicht verlötet, wobei die Seitenwandungen die als Außenabschnitte dienenden, kurzen Wandungsabschnitte der Rohrenden 8 gemäß Fig. 3 übergreifen.

Um auch zwischen den Reihen von Rohrenden 8 einen dichten Ab­ schluß des jeweiligen Luftkastens 2 zu erzielen, ist in den Freiraum ein Überbrückungsprofil 9 eingebracht, das beim Aus­ führungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 3 als vierkantiges-Hohl­ profil 9 gestaltet ist. Die Breite des Überbrückungsprofiles 9 entspricht dem Abstand der Rohrenden 8 der beiden Flach­ rohrreihen 3, 4 und damit dem Freiraum zwischen diesen Rohr­ enden 8. Die Höhe des Überbrückungsprofiles 9 entspricht etwa der Höhe des rechteckig aufgeweiteten Bereiches jedes Rohren­ des 8. Das Überbrückungsprofil 9 ist wie auch der Rippen/ Rohrblock und die Luftkästen 2 aus einer Leichtmetallegie­ rung, vorzugsweise aus einer Aluminiumlegierung, hergestellt und wenigstens einseitig lotplattiert. Im Lötofen werden so­ mit die flächig an den kurzen Wandungsabschnitten der Rohren­ den 8 anliegenden Schenkelstege des Überbrückungsprofiles 9 dicht mit den zugeordneten Wandungsabschnitten der Rohrenden 8 verlötet. Die Oberseite des Überbrückungsprofiles 9, die einen Verbindungssteg zwischen den beiden Schenkelstegen bil­ det, schließt etwa bündig mit den oberen Stirnkanten der Roh­ renden 8 ab. Das Überbrückungsprofil 9 erstreckt sich über die gesamte Länge des jeweiligen Luftkastens 2 und ist an den Stirnenden in entsprechenden Aussparungen von Seitenteilen 6 gehalten. Die Aussparungen sind auf den Querschnitt des Über­ brückungsprofiles 9 abgestimmt, so daß auch im Bereich der Seitenteile eine dichte Verlötung erfolgen kann.

Falls entsprechende Seitenteile unterhalb der Rohrenden 8 des Rippen/Rohrblockes enden, und die stirnseitigen Wandungen des jeweiligen Luftkastens bis über die Rohrenden 8 nach unten gezogen sind, ist die jeweilige Aussparung in den stirnseiti­ gen Wandungen des Luftkastens selbst vorgesehen, um den dich­ ten Abschluß mit dem Überbrückungsprofil zu erzielen.

Bei mehr als zwei Reihen von Rohren ist eine entsprechend größere Anzahl von Überbrückungsprofilen vorgesehen.

Das Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 4 und 5, das ebenfalls einen Ladeluft/Luftkühler darstellt, entspricht im wesentli­ chen dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 3, so daß nachfolgend lediglich noch auf die Un­ terschiede eingegangen wird. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen unter Hinzufügung des Buchstabens a versehen. Wesentlicher Unterschied zum vorhergehenden Ausführungsbei­ spiel ist es bei diesem Ladeluftkühler, daß ein U-förmiges Überbrückungsprofil 9a vorgesehen ist, das mit obenliegendem Verbindungssteg 10 in den Zwischenraum zwischen den beiden Reihen von Rohrenden 8a eingefügt ist. Von dem Verbindungs­ steg 10 ragen zwei Schenkelstege 12 ab, die gemäß der Dar­ stellung nach Fig. 5 nach unten gerichtet sind. Die Schenkel­ stege 12 sind flächig mit den zugeordneten kurzen Wandungsab­ schnitten der Rohrenden 8a verbunden. Das U-förmige Überbrüc­ kungsprofil 9a ist vorzugsweise als Strangpreßprofil gestal­ tet. Es kann jedoch auch als Biegeteil hergestellt sein und unter gewisser Vorspannung in den Freiraum zwischen den bei­ den Reihen von Rohrenden 8a eingebracht sein. Dadurch ist ei­ ne Verspannung zwischen den Rohrenden 8a bis zur Verlötung im Lötofen gegeben, so daß das Überbrückungsprofil 9a bis zu seiner festen Verlötung auch in vorhergehenden Arbeitsschrit­ ten bereits sicher positioniert ist. Die beiden Seitenteile 6a des Ladeluftkühlers gemäß den Fig. 4 und 5 sind auf Höhe des jeweiligen Luftkastens 2a für den Durchtritt des Über­ brückungsprofiles 9a entsprechend viereckig ausgespart. Für eine verbesserte Verlötung können die Aussparungen zusätzlich noch mit zu einer Seite aufgebogenen Laschen nach Art eines Durchzuges gestaltet sein.

Claims (5)

1. Wärmeübertrageranordnung für ein Kraftfahrzeug mit ei­ nem Rippen/Rohrblock, der wenigstens eine Reihe von Rohren aufweist, deren Rohrenden auf gegenüberliegenden Seiten auf­ geweitet sind, wobei querverlaufende Wandungsabschnitte der Rohrenden einer Reihe flächig aneinanderliegen und längsver­ laufende Außenabschnitte der Rohrenden jeweils in einer ge­ meinsamen Flucht zueinander ausgerichtet sind, wobei auf die Rohrenden auf jeder Seite jeweils ein Strömungskasten bündig abschließend mit den längsverlaufenden Außenabschnitten dicht auf die Rohrenden aufgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei zueinander parallele Reihen von Rohren (3, 4) vorgesehen sind, deren aufgeweitete Rohrenden (8, 8a) auf den gegenüberliegenden Seiten jeweils in einem gemeinsa­ men Strömungskasten (2, 2a) münden, und daß zwischen jeweils zwei benachbarten Reihen von Rohrenden (8, 8a) jeweils ein Überbrückungsprofil (9, 9a) eingefügt ist, das dicht mit den Rohrenden (8, 8a) und stirnseitigen Endbereichen (6, 6a) des Strömungskastens (2, 2a) abschließt.

2. Wärmeübertrageranordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das wenigstens eine Überbrückungsprofil (9, 9a) sich über die gesamte Länge des zugeordneten Strömungska­ stens (2, 2a) erstreckt.

3. Wärmeübertrageranordnung nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß das Überbrückungsprofil (9, 9a) zwei mit den einander zugewandten Außenabschnitten der aufge­ weiteten Rohrenden (8, 8a) flächig verbundene, insbesondere verlötete, Schenkelstege (12) aufweist, die durch wenigstens einen geschlossenen Verbindungssteg (10) durchgängig mitein­ ander verbunden sind.

4. Wärmeübertrageranordnung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Überbrückungsprofil (9a) U-förmig pro­ filiert ist.

5. Wärmeübertrageranordnung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Überbrückungsprofil (9) als Vierkant­ rohr gestaltet ist.