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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager, insbesondere einen Wärmeübertrager mit einem Rohr-Rippen-Block mit zwischen zwei Rohrböden angeordneten Rohren und Rippen, wobei die Enden der Rohre in Öffnungen der Rohrböden fluiddicht aufgenommen sind und jeweils ein Deckel zur Bildung eines Sammelkastens auf den Rohrboden aufgesetzt und mit diesem abgedichtet verbunden ist.
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Stand der Technik
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Wärmeübertrager der obigen Art sind im Stand der Technik beispielsweise als Kühlmittelkühler oder Ladeluftkühler bekannt. Dabei ist der Rohr-Rippen-Block mit den beiden an den Rohrenden der Rohre sich gegenüberliegenden Rohrböden und den zwischen den Rohren angeordneten Rippen als vormontierbare und lötbare Einheit ausgestaltet, bei welcher die Rohre mit ihren Rohrenden in Öffnungen des Rohrbodens eingesetzt und im Bereich des Durchzugs mit dem Rohrboden verlötet sind. Weiterhin weist der Rohrboden eine umlaufende Rinne auf, die durch drei Wandbereiche gebildet sind und die sich an den Bereich des Rohrbodens mit den Durchzügen zur Aufnahme der Rohre am Umfang anschließt. In die Rinne wird eine Dichtung eingelegt und anschließend wird ein Fuß eines Deckels des Sammelkastens in die Rinne eingelegt und mit der Dichtung mittels einer Bördelung dichtend verschlossen.
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Zur sicheren Passung und der relativen Beweglichkeit der Rohre und des Rohrbodens als auch des Deckels des Sammelkastens mit der Rinne des Rohrbodens beispielsweise bei Druckwechseln als auch bei thermischer Ausdehnung ist die Rinne von den Rohren so weit entfernt, dass zwischen der inneren Wandung der Rinne und den benachbarten Rohren ein Abstand gebildet ist und dass zwischen der Wandung des Deckels des Sammelkastens und dem durch den Rohrboden durchgreifenden Rohrende ein Abstand vorliegt. Dies bewirkt eine gewisse freie Beweglichkeit der Bauteile, bedeutet jedoch auch eine entsprechend größere Ausdehnung des Wärmeübertragers, was im Hinblick auf den Bauraum nachteilig ist.
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Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Wärmeübertrager zu schaffen, der einen reduzierten Bauraumbedarf aufweist und dennoch günstig herstellbar ist.
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Dies wird erreicht mit den Merkmalen von Anspruch 1 oder von Anspruch 2.
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Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel offenbart einen Wärmeübertrager mit einem Rohr-Rippen-Block mit Rohren und Rippen, wobei zumindest ein Ende, bevorzugt die beiden Enden der Rohre, in Öffnungen von einem Rohrboden fluiddicht aufgenommen sind und mit einem Deckel zur Bildung eines Sammelkastens, wobei der Rohrboden eine Rinne aufweist und der Deckel einen Fuß aufweist, welcher unter Zwischenlegung einer Dichtung in die Rinne angedichtet aufgenommen ist, wobei die Öffnungen des Rohrbodens als Durchzüge gebildet sind und die Rinne durch eine innen liegende erste Wandung, eine außen liegende zweite Wandung und eine den Rinnenboden bildende dritte Wandung gebildet ist, wobei die Rohre in den Durchzügen mit dem Rohrboden durch eine Lötverbindung verlötet sind und weiterhin die Rohre zumindest teilweise mit der innenliegenden Wandung der Rinne verlötet sind.
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Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht einen Wärmeübertrager vor, mit einem Rohr-Rippen-Block mit Rohren und Rippen, wobei zumindest ein Ende, bevorzugt die beiden Enden der Rohre, in Öffnungen von einem Rohrboden fluiddicht aufgenommen sind und mit einem Deckel zur Bildung eines Sammelkastens, wobei der Rohrboden eine Rinne aufweist und der Deckel einen Fuß aufweist, welcher unter Zwischenlegung einer Dichtung in die Rinne angedichtet aufgenommen ist, wobei die Öffnungen des Rohrbodens als Durchzüge gebildet sind, wobei die Rohre mit einem Überstand in die Durchzüge eingesetzt und mit dem Rohrboden durch eine Lötverbindung verlötet sind, wobei der Deckel des Sammelkasten eine sich von dem Fuß erstreckende Haube aufweist, die benachbart zu den überstehenden Rohrenden eine Stufe ausbildet.
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Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Rinne durch eine innen Hegende erste Wandung, eine außen liegende zweite Wandung und eine den Rinnenboden bildende dritte Wandung gebildet ist, wobei die Rohre in den Durchzügen mit dem Rohrboden durch eine Lötverbindung verlötet sind und weiterhin die Rohre zumindest teilweise mit der innenliegenden Wandung der Rinne verlötet sind. Durch die insbesondere seitliche Verlötbarkeit der inneren Wandung der Rinne mit einem seitlichen Bereich der Rohre wird eine verbesserte Steifigkeit und einen geringeren Platzbedarf erzielt, weil der Rohrbaden und die Rohre näher zueinander rücken und so eine geringere Breite benötigt wird.
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Auch ist es zweckmäßig, wenn die Rohre mit einem Überstand in die Durchzüge eingesetzt und mit dem Rohrboden durch eine Lötverbindung verlötet sind, wobei der Deckel des Sammelkasten eine sich von dem Fuß erstreckende Haube aufweist, die benachbart zu den überstehenden Rohrenden eine Stufe ausbildet. Dies bewirkt vorteilhaft, dass der Deckel näher an die Rohre heranrücken kann, ohne dass sich Deckel bzw. Haube des Deckels und Rohrenden aufgrund der Stufe berühren. Dabei kann unter einer Stufe durchaus auch eine bogenförmige Ausnehmung oder ähnliches verstanden werden.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Rohr-Rippen-Block mit zwei an den Rohrenden der Rohre sich gegenüberliegenden Rohrböden und zwischen den Rohren angeordneten Rippen als vormontierbare und lötbare Einheit ausgestaltet ist.
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Vorteilhaft ist es, wenn die Stufe der Haube auf der Innenseite der Wandung der Haube eingebracht ist, während auf der Außenseite ebenso eine Stufe eingebracht ist oder die Außenseite der Haube in diesem Bereich ohne Stufe versehen ist. Ist die Stufe nur auf der Innenseite der Haube eingebracht, so kann auf der Außenseite ein im Wesentlichen glatter Verlauf realisiert werden, was zu Materialreduktion beitragen kann. Ist die Stufe entsprechend auch auf der Außenseite der Haube eingebracht, so kann dies zu einer verbesserten Stabilität der Haube führen.
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Vorteilhaft ist es, wenn die Haube zwischen dem umlaufenden Fuß eine im Schnitt bogenförmige oder eckige Kontur aufweist. Die bogenförmige Kontur kann die Druckfestigkeit erhöhen. Die eckige Kontur kann bei gewissen Bauraumsituationen Vorteile bieten.
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Vorteilhaft ist es, wenn der Durchzug gegenüber der inneren Wandung in Querrichtung des Rohrbodens betrachtet ausgezogen ist. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Betrag des Auszugs derart bemessen ist, dass er mittels Lot beim Löten zwischen der inneren Wandung überbrückbar ist.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind durch die nachfolgende Figurenbeschreibung und durch die Unteransprüche beschrieben.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Nachstehend wird die Erfindung auf der Grundlage zumindest eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Ansicht eines Teils eines erfindungsgemäßen Wärmeübertragers im Schnitt,
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2 eine Ansicht eines Teils eines weiteren erfindungsgemäßen Wärmeübertragers im Schnitt,
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3 eine Ansicht eines Teils eines weiteren erfindungsgemäßen Wärmeübertragers im Schnitt,
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4 ein vergrößertes Detail der 3,
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5 eine Ansicht eines Teils eines weiteren erfindungsgemäßen Wärmeübertragers im Schnitt, und
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6 ein vergrößertes Detail der 5.
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Bevorzugte Ausführung der Erfindung
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Die 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Wärmeübertragers, der als Wärmeübertrager mit einem Rohr-Rippen-Block mit Rohren und Rippen ausgebildet ist. Der Wärmeübertrager 1 ist nur ausschnittweise in 2 zu erkennen, wobei der Rohr-Rippen-Block schematisch nur durch das Rohr 2 repräsentiert wird. Der Rohr-Rippen-Block weist dazu eine Reihe von nebeneinander angeordneten Rohren 2 auf, die sich mit Rippen abwechseln, so dass durch ein Rohr ein erstes Fluid strömen kann und zwischen den Rohren durch die Rippen ein zweites Fluid strömen kann. Das erste Fluid strömt dabei von einem ersten Sammelkasten zu einem zweiten Sammelkasten durch die Rohre. Bei einer U-Durchströmung strömt das erste Fluid dann durch die Rohre auch wieder zu dem ersten Sammelkasten zurück. Das zweite Fluid strömt vorzugsweise um die Rohre herum.
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Solche Wärmeübertrager sind im Stand der Technik bekannt, so dass auf deren allgemeine Funktionsweise nicht weiter eingegangen werden muss.
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An zumindest einem Ende 3 oder an zwei Enden 3 der Rohre 2 ist ein Rohrboden 4 angeordnet, der Öffnungen 5 aufweist zur Aufnahme der Rohre 2. Die Enden 3 der Rohre 2 sind in den Öffnungen 5 fluiddicht aufgenommen, wie beispielsweise verlötet. Dabei stehen die Rohrenden 3 durch die Öffnung 5 hindurch.
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Weiterhin weist der Rohrboden 4 eine bevorzugt umlaufende Rinne 6 auf, die zur Aufnahme und Fixierung des Deckels 7 des Sammelkastens 8 dient. Dabei weist der Deckel 7 einen Fuß 9 auf, welcher unter Zwischenanordnung einer Dichtung 10 in der Rinne 6 des Rohrbodens 4 aufgenommen ist. Die Öffnungen 5 sind vorteilhaft als Durchzüge 11 ausgebildet, die sich von der Ebene des Rohrbodens 4 nach innen in Richtung des Inneren des Sammelkastens 8 oder nach außen in Richtung zum Rohr-Rippen-Block erstrecken.
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Die Rinne 6 ist gebildet durch eine Wandung 12, einer äußeren Wandung 13 und eine den Rinnenboden bildende Wandung 14. Wie zu erkennen ist, ist das Rohr 2 mit der Öffnung 5 im Bereich des Durchzugs 11 verlötet und weiterhin ist das Rohr 2 mit seiner Rohrwandung 15 im Bereich der zumindest einen innenliegenden ersten Wandung 12 ebenso verlötet.
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Die 2 zeigt diesen Sachverhalt noch einmal im Detail. Die Rinne 6 mit der innenliegenden Wand 12, der außenliegenden Wand 13 und der den Boden der Rinne bildenden Wand 14 ist u-förmig ausgebildet, wobei im Bereich der innenliegenden Wand 12 bzw. in deren Verlängerung der Durchzug 11 ausgebildet ist. Die Rohrwand 15 kommt in Kontakt mit dem Durchzug 11 und der innenliegenden Wandung 12, so dass sie über die Längen des Durchzugs und über einen Teil der innenliegenden Wandung 12 mit Rohr verlötet. Dazu ist es bei Flachrohren vorteilhaft, wenn die Flachrohre an ihrer kurzen Seite mit der innenliegenden Wandung 12 der Rinne verlötet ist.
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In 1 ist weiterhin zu erkennen, dass der Deckel 7 des Sammelkastens 8 ausgehend von dem Fuß 9 eine Haube 16 aufweist, die den Sammelkasten nach außen abdichtet und den vorzugsweise umlaufenden Fuß 9 haubenförmig verbindet und übergreift. Alternativ kann der fuß auch nicht vollständig umlaufend ausgebildet sein, wenn an den lateralen Enden beispielsweise Abschlusswände anderweitig abgedichtet werden.
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Im Bereich der Nachbarschaft zu dem Rohrende 3 weist die Haube 16 in Ihrer Wandung eine Stufe 17 auf, die derart ausgebildet ist, dass eine Freisparung für die Aufnahme des Rohrendes gewährleistet ist. Dadurch kann erreicht werden, dass das Rohrende 3 und die Haube 16 näher aneinander nicken können, wobei dennoch keine Berührung zwischen dem Rohrende und der Haube 16 vorliegt, weil die Stufe 17 den für das Rohrende 3 benötigten Raumbereich gewährleistet.
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Die 3 zeigt den Deckel 50 des Sammelkastens mit dem Fuß 51 und der Haube 52, wobei mit dem Deckel weiterhin Anschlüsse 53 für die Zu- und Abführung eines Kühlmittels und Befestigungsmittels 54 zur Befestigung des Kühlers vorgesehen sind.
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Die 4 zeigt den Fuß 51 noch einmal in einer vergrößerten Darstellung im Schnitt. Das Bezugszeichen 55 zeigt die Kontur des Fußes beziehungsweise der Haube 52 ohne Stufe 57 und die Kontur 56 zeigt die Haube beziehungsweise den Fuß im Bereich der Stufe 57. Dies bedeutet, dass eine Stufe 57 vorgesehen sein kann zur Erzeugung einer Freisparung, die über die gesamte Ausdehnung über den Umfang des Fußes beziehungsweise der Haube 52 sich erstreckt, oder dass die Freisparung als Stufe 57 nur in den Bereichen angeordnet ist, die den Rohren beziehungsweise den Rohrenden 3 gegenüberliegen. Zwischen den Rohren kann es vorteilhaft sein, wenn eine solche Freisparung durch Erzeugung einer Stufe nicht vorhanden ist.
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Die 5 zeigt noch einmal eine Darstellung eines Rohrbodens 70 mit einer Rinne 71, mit einer inneren Wandung 72, einer äußeren Wandung 73 und einer den Boden bildenden Wandung 74. Zwischen den Durchzügen 75 ist eine Öffnung 76 zur Aufnahme der Rohre vorgesehen, wobei zwischen den Öffnungen für die Aufnahme von Rohrenden 3 auch eine Sicke 77 zur Versteifung des Rohrbodens vorgesehen sein kann.
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Die 6 zeigt eine Rinne des Rohrbodens 70 noch einmal in einer Vergrößerung. Der Durchzug 75 ist gegenüber der inneren Wandung 72 geringfügig nach innen, also in Richtung auf das Rohr, herausgezogen, so dass die innere Wandung 77 des Durchzugs mit den Rohren in Kontakt ist zum dichten Verlöten des Rohres 2 mit dem Durchzug 75 und die innere Wandung 72 ist soweit nach innen gezogen, dass bei einem Verlöten der Rohre mit dem Durchzug auch ein Teil der inneren Wandung 72 mit der benachbarten Rohrwandung verlötet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007013483 A1 [0004]
