DE19962861A1

DE19962861A1 - Wärmeübertager, insbesondere Ladeluftkühler für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE19962861A1
Application number: DE1999162861
Authority: DE
Inventors: Karsten Emrich
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 1999-12-24
Filing date: 1999-12-24
Publication date: 2001-06-28

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager, insbesondere Ladeluftkühler für Kraftfahrzeuge, mit zwischen einer Lufteintritts-Sammelkammer und einer Luftaustritts-Sammelkammer (22) angeordneten Flachrohren (18) und diesen zugeordneten Wellrippen (20), wobei die Flachrohrenden (16) in Rohrboden-Öffnungen (14), die jeweils Teil der Lufteintritts- und Luftaustritts-Sammelkammern sind, fixiert gehalten sind. Es ist Aufgabe der Erfindung, einen solchen Wärmeübertrager derart weiterzubilden, daß die Druckverluste im Bereich der Luftaustritts-Sammelkammer vermindert werden. Um diese Aufgabe zu lösen, ist vorgesehen, daß eine Strömungsleitplatte (26) parallel zum Rohrboden (12) der Luftaustritts-Sammelkammer (22) angeordnet ist, die den Flachrohrenden (16) zugeordnete Öffnungen (28) mit Luftleitelementen (30, 30a) aufweist, die sich in Richtung des Inneren der Luftaustritts-Sammelkammer (22) erstrecken und die Flachrohrenden (16) nach Art eines Diffusors verlängern.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager, insbesondere Ladeluftkühler für Kraftfahrzeuge, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solcher Wärmeübertrager ist aus der Druckschrift DE 197 57 034 A1 bekannt und besteht aus zwischen einer Lufteintritts-Sammelkammer und einer Luftaustritts-Sammelkammer angeordneten Flachrohren und diesen zugeordneten Wellrippen. Die Flachrohrenden sind dabei von Rohrböden, die jeweils Teil der Lufteintritts- und Luftaustritts-Sammelkammer sind, fixiert gehalten. Dabei sind die Flachrohre von der Ladeluft eines Turboladers ei ner Brennkraftmaschine durchströmt, wohingegen die Wellrippen von Um gebungsluft umströmt sind. Nachteilig an einem solchen bekannten Wärme übertrager ist, daß es durch eine turbulente Mischung der aus den Flachroh renden strömenden Ladeluft mit der nahezu ruhenden oder langsam strö menden Luft in der Luftaustritts-Sammelkammer zu Druckverlusten kommt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmeübertrager der ein gangs genannten Art derart weiterzubilden, daß die Druckverluste im Be reich der Luftaustritts-Sammelkammer vermindert werden.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß eine Strömungsleitplatte parallel zum Rohrboden der Luftaustritts-Sammelkammer angeordnet ist, die den Flach rohrenden zugeordnete Öffnungen mit Luftleitelementen aufweist, die sich in Richtung des Inneren der Luftaustritts-Sammelkammer erstrecken und die Flachrohrenden nach Art eines Diffusors verlängern. Durch diese Verlänge rung der Flachrohrenden in Form von Diffusorelementen wird die Ladeluft im Bereich des Austritts aus den Flachrohrenden verzögert, was die anschlie ßenden Druckverluste während der Mischung mit der ruhenden oder lang sam strömenden Luft in der Luftaustritts-Sammelkammer deutlich vermin dert. Dabei ist jedem Flachrohrende ein eigenes Diffusorelement zugeord net.

In Weiterbildung der Erfindung ist gemäß Anspruch 2 vorgesehen, daß die Luftleitelemente jeweils benachbarter Öffnungen endseitig verbunden sind. Durch eine derartige geometrische Gestaltung der Luftleitelemente lassen sich Strömungsverluste durch abreißende Wirbel, die sich im Endbereich der Luftleitelemente bilden können, vermindern.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch 3 weisen die Luft leitelemente eine Ausrichtung in Richtung eines Luftauslasses der Luft austritts-Sammelkammer auf, indem die Längsachse der Luftleitelemente gegenüber der Längsachse der Flachrohre geneigt angeordnet ist. Diese Ausrichtung der Luftleitelemente in Richtung des Luftauslasses ist vor allem für den Fall von Vorteil, in dem der Luftauslaß nicht zentral, sondern endsei tig bezüglich der Luftaustritts-Sammelkammer angeordnet ist, so daß die aus den Flachrohrenden ausströmende Luft durch die Ausrichtung der Luftleite lemente bereits eine Umlenkung in Richtung des Luftauslasses erfährt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch 4 ist die Strö mungsleitplatte aus einem Aluminium- oder Stahlwerkstoff durch trennende und umformende Bearbeitung oder alternativ dazu gemäß Anspruch 5 aus einem Kunststoffwerkstoff durch Kunststoffspritzguß hergestellt. Eine Her stellung der Strömungsleitplatte aus einem Aluminiumblech hat dabei den Vorteil, daß diese direkt mit dem Rohrboden verlötet werden kann. Demge genüber hat eine Herstellung der Strömungsleitplatte als Kunststoffspritz gußteil den Vorteil, daß die Länge die Luftleitelemente nicht - wie bei Um formung durch ein Blech - auf die halbe Breite der Öffnungen begrenzt ist, sondern frei bestimmt und den strömungstechnischen Anforderungen opti mal angepaßt werden kann.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.

Hierbei zeigt:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines Rohrboden-Teilbereichs ei nes Ladeluftkühlers;

Fig. 2 eine räumliche Darstellung des Rohrboden-Teilbereichs;

Fig. 3 eine räumliche Darstellung einer Strömungsleitplatte ge mäß Fig. 2;

Fig. 4 eine schematische Ansicht einer Luftaustritts- Sammelkammer des Ladeluftkühlers;

Fig. 8 eine Detailansicht von alternativen Luftleitelementen.

Fig. 1 zeigt eine Schnittdarstellung eines Rohrboden-Teilbereichs 10, der Teil eines nicht vollständig dargestellten Ladeluftkühlers ist. Dieser Rohrbo den-Teilbereich 10 besteht aus einem Rohrboden 12, in dessen Rohrboden- Öffnungen 14 Flachrohrenden 16 von Flachrohren 18 gehalten sind. Zwi schen den Flachrohren 18 sind Wellrippen 20 angeordnet, die von Umge bungsluft umströmt sind und eine Wärmeübertragung zwischen der durch die Flachrohre 18 strömenden Ladeluft 19 eines Turboladers einer Brenn kraftmaschine und der Umgebungsluft erlauben.

Auf der in Fig. 1 dargestellten oberen Seite des Rohrbodens 12 ist eine Luftaustritts-Sammelkammer 22 angeordnet, die durch einen Deckel 24 und den Rohrboden 12 gebildet ist. Die Ladeluft 19 strömt somit durch eine nicht dargestellte Lufteintritts-Sammelkammer 22 in den Ladeluftkühler ein, so dann durch die Flachrohre 18 und von dort aus in die Luftaustritts- Sammelkammer 22 und verläßt über einen Luftauslaß 32, Fig. 4, den Lade luftkühler.

Parallel zum Rohrboden 12 ist gemäß der Fig. 1, 2 und 3 auf der der Luftaustritts-Sammelkammer 22 zugewandten Seite eine Strömungsleitplatte 26 angeordnet. Diese Strömungsleitplatte 26 besitzt Öffnungen 28, wobei jeweils einem Flachrohrende 16 eine Öffnung 28 zugeordnet ist. Die Strö mungsleitplatte 26 besitzt jeweils im Bereich der Öffnungen 28 Luftleitele mente 30, die die Flachrohrenden 16 nach Art eines Diffusors verlängern. Dadurch wird die Ladeluft 19 im Bereich des Diffusors kontrolliert verzögert, was Druckverluste während der Mischung mit der langsamer strömenden Luft in der Luftaustritts-Sammelkammer 22 vermindert. Die Luftleitelemente 30 sind dabei durch Aufbiegen aus der Strömungsleitplatte 26 gebildet, wo bei die Strömungsleitplatte 26 zunächst durch einen Schnitt geöffnet und anschließend die Luftleitelemente 30 derart gebogen werden, daß die ge ringste Breite der Diffusorelemente etwa der Breite der Flachrohrenden 16 entspricht. Durch dieses Aufbiegen ist die Höhe der Luftleitelemente 30 auf die halbe Breite der Flachrohrenden 16 beschränkt.

Die Strömungsleitplatte 26 gemäß Fig. 1 bis 3 ist aus einem Aluminiumblech hergestellt. Alternativ dazu kann sie als Kunststoffspritzgußteil ausgeführt sein, wie dies in Fig. 4 schematisch dargestellt ist. Dadurch läßt sich die Länge der Luftleitelemente 30a frei bestimmen und kann den strömungs technischen Anforderungen optimal angepaßt werden, ohne auf die halbe Breite der Öffnungen, wie bei der Aluminiumausführung, beschränkt zu sein. Die Luftleitelemente 30b können alternativ auch eine etwa trompetenförmige Form entsprechend Fig. 5 aufweisen, wobei der Winkel β etwa 20° beträgt.

Die Luftleitelemente 30a sind in Fig. 4 in Richtung des Luftauslasses 32, der dezentral angeordnet ist, ausgerichtet. Dadurch erfährt die aus den Flach rohrenden 16 ausströmende Ladeluft 19 bereits eine Umlenkung in Richtung des Luftauslasses 32, was zu einer weiteren Vergleichmäßigung der Strö mungsverhältnisse innerhalb der Luftaustritts-Sammelkammer 22 führt.

Claims

1. Wärmeübertrager, insbesondere Ladeluftkühler für Kraftfahrzeuge, mit zwischen einer Lufteintritts-Sammelkammer und einer Luftaustritts- Sammelkammer (22) angeordneten Flachrohren (18) und diesen zuge ordneten Wellrippen (20), wobei die Flachrohrenden (16) in Rohrboden- Öffnungen (14), die jeweils Teil der Lufteintritts- und Luftaustritts- Sammelkammern sind, fixiert gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Strömungsleitplatte (26) parallel zum Rohrboden (12) der Luft austritts-Sammelkammer (22) angeordnet ist, die den Flachrohrenden (16) zugeordnete Öffnungen (28) mit Luftleitelementen (30, 30a) auf weist, die sich in Richtung des Inneren der Luftaustritts-Sammelkammer (22) erstrecken und die Flachrohrenden (16) nach Art eines Diffusors verlängern.

2. Wärmeübertrager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß die Luftleitelemente (30, 30a) jeweils benachbarter Öffnungen (28) endseitig verbunden sind.

3. Wärmeübertrager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß die Luftleitelemente (30a) eine Ausrichtung in Rich tung eines Luftauslasses (32) der Luftaustritts-Sammelkammer (22) auf weisen, indem die Längsachse (34) der Luftleitelemente (30a) gegenüber der Längsachse (36) der Flachrohre (18) geneigt angeordnet ist.

4. Wärmeübertrager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß die Strömungsleitplatte (26) aus einem Aluminium werkstoff durch trennende und umformende Bearbeitung hergestellt ist.

5. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Strömungsleitplatte (26) aus einem Kunststoffwerkstoff durch Kunststoffspritzguß hergestellt ist.

6. Wärmeübertrager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß die Luftleitelemente (30, 30a) bereichsweise ge krümmt sind.

7. Wärmeübertrager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß die Luftleitelemente (30, 30a) gegenüber den Flach rohrenden (16) um einen Winkel (α) geneigt sind, der kleiner als 15° ist.

8. Wärmeübertrager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß die Luftleitelemente (30b) eine etwa trompetenförmi ge Form aufweisen, wobei der Öffnungswinkel (β) im Endbereich etwa 20° beträgt.