DE19935688B4

DE19935688B4 - Wärmeübertrager, insbesondere für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE19935688B4
Application number: DE1999135688
Authority: DE
Inventors: Sinan Balci; Reinhard Kull
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 1999-07-29
Filing date: 1999-07-29
Publication date: 2004-07-01
Anticipated expiration: 2019-07-30
Also published as: DE19935688A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager, insbesondere Kühlmittelkühler für Kraftfahrzeuge, mit einem Rippenrohrblock (10), bestehend aus Flachrohren (12), in denen ein flüssiges und/oder gasförmiges Medium strömt, und damit verbundenen luftbeaufschlagten Wellrippen (14) sowie wenigstens einem Rohrboden (15), in den die Flachrohrenden (16) münden und in Durchzügen (17) des Rohrbodens (15) verlötet befestigt und abgedichtet sind. Es ist Aufgabe der Erfindung, einen solchen Wärmeübertrager derart weiterzubilden, daß das Risiko zur Rißbildung infolge von Innendruckbeaufschlagung im Bereich der äußersten Reihen der Flachrohre vermindert wird, ohne die sonstige konstruktive Gestaltung des Wärmeübertragers wesentlich zu beeinflussen und ohne die Flachrohrquerschnitte wesentlich zu vermindern. Um diese Aufgabe zu lösen ist vorgesehen, daß wenigstens zwei der Flachrohre (12) durch wenigstens ein über die Flachrohrenden (16) eingeführtes Klammerelement (20) miteinander verklammert sind und daß das Klammerelement (20) mit den Flachrohren (12) verlötbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager, insbesondere Kühlmittelkühler für Kraftfahrzeuge, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Ein solcher Wärmeübertrager ist aus der Patentschrift US 4,899,815 bekannt. Dieser Wärmeübertrager besitzt einen aus Flachrohren und Wellrippen bestehenden Rippenrohrblock, in dessen Flachrohren ein Kühlmittel strömt, sowie einen Rohrboden, in den die Flachrohrenden münden und in Durchzügen des Rohrbodens verlötet befestigt sind. Dadurch ergeben sich im Rohrboden quer zur Luftanströmrichtung gelegen mehrere Reihen von Flachrohren.

Die DE 19527 050 A1 offenbart einen Wärmetauscher mit einem Anschlußstutzen zum Anschluß einer Zu- oder Abflußleitung, die lösbar am Anschlußstutzen befestigt sind.

Nachteilig an einem solchen bekannten Wärmeübertrager ist, daß sich insbesondere bei einer Verlötung des Wärmeübertragers im Nocolok-Verfahren statt im Vakuum-Verfahren im Bereich von Lötminisken im Übergangsbereich zwischen den Flachrohren und den Durchzügen Übergangsschichten bilden, die die festigkeitsgebende Dicke der Flachrohre in diesem Bereich vermindern. Bei einem Wärmeeintrag in den Rippenrohrblock ergibt sich durch thermische Dehnungen eine Längenänderung der Rohre, womit bei durch Übergangsschichten geschwächten Rohren insbesondere im Bereich der äußersten Reihen der Flachrohre ein erhöhtes Risiko von Rißbildungen und damit verbundenen Undichtigkeiten einhergeht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmeübertrager der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß das Risiko zur Rißbildung infolge einer Innendruckbeaufschlagung im Bereich der äußersten Reihen der Flachrohre vermindert wird, ohne die sonstige konstruktive Gestaltung des Wärmeübertragers wesentlich zu beeinflussen und ohne die nutzbaren Flachrohrquerschnitte wesentlich zu vermindern.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß wenigstens zwei der Flachrohre durch wenigstens ein in die Flachrohrenden eingeführtes Klammerelement miteinander verklammert sind, wobei das Klammerelement mit den Flachrohren verlötbar ist. Durch ein derartiges zusätzliches und konstruktiv einfach gestaltetes Klammerelement, das vor der Verlötung des Wärmeübertragers im Eckbereich der Flachrohre eingesetzt ist, wird bei einer thermischen Dehnung oder Innendruckbeaufschlagung der Flachrohre eine zusätzliche, die äußersten Flachrohre zusammenhaltende Kraftflußbrücke dieser Druckbeaufschlagung entgegengesetzt, was die Neigung zur Rißbildung in diesem Bereich deutlich vermindert, ohne die konstruktive Gestaltung des Wärmeübertragers wesentlich zu beeinflussen. Dabei ermöglicht die u-förmige Gestaltung der Klammerelemente ein Einsetzten der Klammerelemente in die Flachrohrenden, ohne die Flachrohrquerschnitte und damit die Strömungseigenschaften wesentlich zu vermindern.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Hierbei zeigt schematisch:
1 eine räumliche Ansicht eines Teilbereichs des Wärme übertragers mit einem Klammerelement;
2 eine räumliche Ansicht eines Teilbereichs des Wärmeübertragers mit einem Klammerelement und Darstellung des Rohrbodens;
3 eine räumliche Ansicht eines Teilbereichs des Wärmeübertragers mit einem Klammerelement und Darstellung des Rohrbodens und einem Umlenkbereich.
1, 2 und 3 zeigen eine räumliche Ansicht eines Teilbereichs eines Rippenrohrblockes 10 eines erfindungsgemäß ausgebildeten Wärmeübertragers. Dieser Wärmeübertrager ist als Kühlmittelkühler für Kraftfahrzeuge ausgelegt und besteht aus Flachrohren 12 und dazwischen angeordneten Wellrippen 14, die den Rippenrohrblock 10 bilden, und einem Sammelkasten, der aus einen Sammelkastendeckel 15 und einen korrespondierend dazu ausgeführten Rohrboden 15, vorzugsweise mit Durchzügen 17 zur Befestigung der Flachrohre, besteht. Dabei ist wenigstens der Rippenrohrblock und der Rohrboden in einem Schuß verlötet, und zwar vorzugsweise nach dem Nocolok-Verfahren.
Der Wärmeübertrager besitzt – quer zur Luftansträmrichtung 18 gesehen – mehrere parallele Reihen von Flachrohren 12, die dadurch voneinander beabstandet fixiert gehalten sind, daß die Flachrohrenden 16 durch nicht dargestellte Ausnehmungen des nicht dargestellten Rohrbodens geführt sind und dadurch zuverlässig in der in 1 dargestellten Lage verbleiben.
Im Bereich der jeweils bezüglich des gesamten Wärmeübertragers endseitig gelegenen beiden Flachrohre 12 sind diese jeweils mit einem aus einem verlötbaren Werkstoff, beispielsweise einem Blech aus einem Aluminiumwerkstoff, hergestellten Klammerelement 20 versehen. Dieses Klammerelement besitzt ausgehend von einem Querschenkel 22 vier jeweils endseitig etwa rechtwinklig davon abgebogene Seitenschenkel 24, 26, 28 und 30.
Diese Seitenschenkel 24, 26, 28 und 30 des Klammerelementes 20 greifen im montierten Zustand jeweils derart in die Flachrohrenden 16 ein, daß sie diese mit einer gewissen Vorspannung zueinander ziehen. Vor allem aber im Falle einer Innendruckbeaufschlagung des Wärmeübertragers und einer damit verbundenen Ausdehnung des gesamten Wärmeübertragers quer zur Luftanströmrichtung 18 sorgen sie dafür, daß die besonders stark beanspruchten, endseitig gelegenen Rohre entlastet werden und das Risiko einer möglichen Rißbildung vermindert wird, indem über den Querschenkel 22 des Klammerelements 20 ein Kraftfluß vom äußersten Flachrohr zum benachbarten Flachrohr erfolgt.
3 zeigt einen Wärmeübertrager, der sich gegenüber der oben beschriebenen Ausführung dadurch unterscheidet, daß er einen Umlenkbereich 32 aufweist, der eine Trennung zwischen zwei Räumen innerhalb des durch den Sammelkasten eingeschlossenen Volumens darstellt. Bei Beaufschlagung eines der beiden Seiten des Umlenkbereichs 32 mit heißem Kühlmittel erreicht dieses Mittel die andere Seite des Umlenkbereichs 32 erstens zeitlich verzögert, da es durch die Flachrohre 12 des Rippenrohrblocks geführt wird, und zweitens hat es auf diesem Weg durch den Rippenrohrblock bereits eine bestimmte Abkühlung erfahren. Damit weisen die beiden jeweils direkt an den Umlenkbereich 32 angrenzenden Flachrohre 20 unterschiedliche Temperaturniveaus auf, so daß in diesem Bereich durch entsprechende temperaturbedingte Dehnungen erhöhte Spannungen auftreten können. Zur Vermeidung von entsprechenden Materialschädigungen sind an den beiden angrenzenden Flachrohren daher Klammerelemente in der oben bereits genannten Art angeordnet.

Claims

Wärmeübertrager, insbesondere Kühlmittelkühler für Kraftfahrzeuge, mit einem Rippenrohrblock (10), bestehend aus Flachrohren (12), in denen ein flüssiges und/oder gasförmiges Medium strömt, und damit verbundenen luftbeaufschlagten Wellrippen (14), sowie wenigstens einem Rohrboden (15), in den die Flachrohrenden (16) münden und in Durchzügen (17) des Rohrbodens (15) verlötet befestigt und abgedichtet sind, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei der Flachrohre (12) durch wenigstens ein in die Flachrohrenden (16) eingeführtes Klammerelement (20) miteinander verklammert sind und daß das Klammerelement (20) mit den Flachrohren (12) verlötbar ist.
Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Klammerelement (20) eine u-förmige Querschnittsfläche mit einem Querschenkel (22) und wenigstens zwei Seitenschenkeln (24, 26, 28, 30) aufweist.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Klammerelemente (20) in die jeweils äußersten beiden Flachrohre (12) des Rippenrohrblockes (10) eingesetzt sind.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Klammerelemente (20) jeweils in die beiden benachbarten Flachrohre (12) eines Umlenkbereichs (32) des Rippenrohrblockes (10) eingesetzt sind.
Verfahren zur Herstellung eines Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rippenrohrblock (10) und der Rohrboden vormontiert und die Klammerelemente (20), in die Flachrohre (12) eingesetzt werden, wobei diese Einheit anschließend verlötet wird und danach die Sammelkästen montiert werden.