DE2651609C2 - Wärmetauscher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere einen Kühler für Kraftfahrzeuge, bei dem zwischen einem oberen und einem unteren Wasserkasten Röhren angeordnet sind, durch die Flüssigkeit strömt und ein Wärmeübergang zwischen dieser Flüssigkeit und der Luft erfolgt; dabei sind zwischen den Röhren den Wärmeübergang erhöhende und mit Schlitzen versehene Rippen angeordnet, die aus einem gefalteten, einen Blechstreifen bildenden Rippenelement bestehen, die Rippenelemente wiederum sind mit ihren Biegekanten wärmeleitend mit den Röhren verbunden.

Wärmetauscher dieser Art sind bekannt beispielsweise durch die US 32 50 325. In dieser Patentschrift ist ein Kühler gezeigt, wie er für eine Verbrennungskraftmaschine verwendet werden kann. Der Kühler besitzt eine Vielzahl von parallel verlaufenden Röhrchen, die zwischen einem oberen und einem unteren Wasserkasten angeordnet sind. In Kontakt mit diesen Röhrchen stehen Elemente, die für einen erhöhten Wärmeaustausch sorgen sollen und die wärmeleitend mit diesen verbunden sind. Dadurch wird eine erhöhte Fläche für den Wärmeaustausch geschaffen. Wie aus der genannten US-Patentschrift hervorgeht, werden als Rippenelemente bevorzugt gefaltete Metallbleche verwendet, die auf geeignete Weise durch Löten mit den Röhrchen verbunden sind. Jede der Rippenelemente besitzt eine ebene Grundfläche, die geschlitzt ist und die auf diese

ίο Weise eine Vielzahl von Durchströmöffnungen für die Umgebungsluft besitzt

Das Bestreben bei der Fertigung von derartigen Wärmetauschern ist es, möglichst geringe Materialstärken, insbesondere auch für die Rippenelemente, einzusetzen, um dadurch die Kosten niedrig zu halten und ein Optimum an Wärmeaustauschleistung zu erreichen. Die kleinste Materialdicke für das Blech der Rippenelemente, die bei bekannten Fertigungsverfahreii und Konstruktionen erreicht werden kann, ist etwa 0,05588 mm (0,0022 Inch).

In der US 12 57 201 ist gezeigt, wie die Randbereiche der Rippenelemente dadurch verstärkt sind, daß die Kanten umgebogen werden. Weiterhin ist in der US 31 91 418 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Rippen gezeigt und dargestellt, mit denen Rippen von einer Materialdicke zwischen 0,06095 mm (0,0024 Inch) und 0,03810 mm (0,0015 Inch) gefertigt werden können.

Diese bekannten Verfahren verwenden jedoch immer noch ein relativ dickes Material, und Versuche, die Materialdicke weiter herunter zu setzen, sind bislang nicht erfolgreich gewesen. Wurde bislang dünneres Material verwendet, so kam es in der Regel zu Faltungen der Rippen, wodurch der gesamte Wärmetauscher weitgehend unbrauchbar wurde.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher vorzuschlagen, bei dem unter Beibehaltung der Wärmetauscherleistung geringere Materialdicken für das Rippenelement Verwendung finden können.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird somit Material gespart und es ermöglicht, zu geringeren Kosten einen Wärmetauscher mit gleicher Leistung zu produzieren.

Durch die Anordnung der Faltrippen können Rippenelemente aus sehr geringen Materialstärken verwendet werden, was einer Einsparung von Fabrikationskosten und Gewicht gleichkommt. Bekannte Wärmetauscher, wie sie etwa zur Kühlung von Verbrennungskraftmaschinen verwendet werden, benötigen Materialstärken von mindestens 0,05588 mm (0,0022 Inch). Gemäß der Erfindung können jedoch Rippenelemente hergestellt werden, die eine Materialstärke von minimal 0,0254 mm (0,001 Inch) bis 0,02032 mm (0,0008 Inch) besitzen. Die erfindungsgemäße Anordnung erlaubt somit Materialstärken, die etwa halb so dick sind wie bekannte Anordnungen. Dieses Ergebnis kann nicht dadurch erreicht werden, daß lediglich die Kanten der Rippenelemente umgebördelt werden, wie das etwa in der US-Patentschrift 12 57 201 dargestellt ist. Das ist deshalb nicht der Fall, weil die Verstärkung durch die Umbördelung nicht in dem Bereich der Rippen liegt, in dem die größten Kräfte auftreten.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung wird somit

die Verwendung von Rippen aus sehr dünnem Material ermöglicht, wobei die Wärmetauscherleistung dadurch nicht negativ beeinflußt wird. Kosten für den Wärmetauscher sind jedoch fast proportional d?m Gewicht der verwendeten Rippen, so daß gemäß der Erfindung eine wesentliche Einsparung erzielt werden kann.

Zweckmäßige Ausgestaltungen aer Erfindung werden durch die in den Ansprüchen 2 bis 6 angegebenen Merkmale erreicht.

Die Erfindung wird näher erläutert anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Teil eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers;

Fig.2 eine Ansicht eines Rippenelementes vor endgültiger Fertigstellung;

Fig.3 eine Darstellung des Rippenelementes nach F i g. 2, wobei jedoch die erfindungsgemäßen Faltrippen angeordnet sind;

Fig.4 einen Schnitt entlang der Linie 4-4 der Anordnung nach F i g. 3;

F i g. 5 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnittes, wie er in der F i g. 1 angegeben ist;

Fig.6 einen Schnitt entlang der Linie 6-6 der Anordnung nach F i g. 5.

Der in den Figuren insgesamt mit 10 bezeichnete Kühler besitzt einen Block 11, der oben mit einem Wasserkasten 12 und unten mit einem nicht näher dargestellten unteren Wasserkasten verbunden ist. Der Anschluß des Kühlers kann in üblicher Weise an eine Verbrennungskraftmaschine erfolgen. Zur Weiterleitung der Kühlflüssigkeit vom oberen Wasserkasten zum unteren Wasserkasten ist im Block 11 eine Vielzahl von Rohren 13 angeordnet.

Zwischen den Rohren 13 befinden sich Rippen 14. Die Rohre 13 sind nicht von kreisförmigem Querschnitt, sondern weisen einen Querschnitt auf, wie er insbesondere aus der F i g. 6 hervorgeht.

Die Rippen 14 bestehen aus gefaltetem Metallblech, sie sind weiterhin mit Schlitzen versehen, durch die dann die Kühlluft streichen kann. Die Rippen bestehen aus Rippenelementen 16, wobei jedes Rippenelement ein Basisteil 17 besitzt, das zwischen Biegekanten 18 angeordnet ist. Die Rippen 14 liegen zwischen den Seitenwänden 15 der Rohre 13 und sind in der Lage, einen Wärmeaustausch mit den Rohren vorzunehmen. Die Mitte jedes Rippenelementes weist eine Longitudinalachse auf, die parallel verläuft zur Longitudinalachse der Rohre 13; die Poppen sind zwischen den Rohren 13 angeordnet und teilen den Luftraum zwischen den Rohren 13 in eine Vielzahl von kleineren Luftdurchtrittsöffnungen 19.
Jedes Basisteil 17 ist mit einer Vielzahl von Schlitzen

21 ausgestattet, durch die ebenfalls Luft von den Luftdurchtrittsöffnungen 19 zu einer anderen Luftdurchtrittsöffnung treten kann. Die Schlitze erstrecken sich über die gesamte Breite der Basisteile 17 und verlaufen im wesentlichen parallel zu den Seitenkanten

22 der Rippenelemente.

Es soll hier darauf hingewiesen werden, daß die

ίο Seitenkanten parallel zu den Longitudinalachsen der Rippen 14 verlaufen. Die Schlitze 21 sind vorzugsweise in Gruppen angeordnet; zwischen den Gruppen der Schlitze befinden sich Bereiche 23, 24 und 25, wie insbesondere aus der F i g. 2 hervorgeht.

Ein Rippenelement vor endgültiger Fertigstellung ist in der F i g. 2 dargestellt. Hier sind die Schlitze 21 bereits eingearbeitet worden, eine weitere Verformung des Elementes hat jedoch noch nicht stattgefunden. Es soll hier darauf hingewiesen werden, daß die Bereiche 23 und 25 breiter gehalten sind als der Bereich 24, der etwa in der Mitte des gesamten Bleches liegt. Der Grund dafür geht am besten aus den F i g. 3 und 4 hervor. Aus der F i g. 3 ist ein Element zu ersehen, bei dem die Breite zwischen den Seitenkanten 22 dadurch reduziert worden ist, daß das Element mit zwei Faltrippen 26 versehen wurde. Wie insbesondere aus dem Querschnitt nach den F i g. 4 zu ersehen ist, wird die Faltrippe 26 dadurch erzeugt, daU das Material umgelegt wird und somit im Bereich der Faltrippe diese Rippe die dreifache Dicke des Materials erhält. Die Faltrippe 26 erstreckt sich über die Länge der Rippe 14 in den Bereichen 23 und 25.

Nach Anbringung der Faltrippen 26 wird dann die Rippe gefaltet, wobei bekannte Verfahren angewendet werden können, ν ie sie etwa in der US-Patentschrift 32 50 325 dargestellt sind.

Auch die Befestigung der Rippe 14 an den Rohren 13 geschieht auf konventionelle Weise.

Wie insbesondere aus der F i g. 3 hervorgehl, sind die Rippen 14 so breit gehalten, daß zwei Reihen von Rohren 13 damit verbunden werden können. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.6 ist jedoch nur eine Reihe und die Hälfte der Rippe gezeigt. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Faltrippe 26 etwa in der Mitte des Rohres 13 an diesem befestigt ist.

Es ist der Mittelbereich der Rohre, bei dem durch die Ausdehnung der Rohre infolge der hohen Temperatur der durchfließenden Flüssigkeit das Basisteil 17 der Rippen unter Druck gesetzt wird. Die Faltrippe 26 ist dabei geeignet, einer Knickbewegung der Rippen zu widerstehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Wärmetauscher, insbesondere Kühler für Kraftfahrzeuge, bei dem zwischen einem oberen und einem unteren Wasserkasten Röhren angeordnet sind, durch die Flüssigkeit strömt und ein Wärmeübergang zwischen dieser Flüssigkeit und Luft erfolgt, wobei zwischen den Röhren den Wärmeübergang erhöhende und mit Schlitzen versehene Rippen angeordnet sind, die aus einem gefalteten, einen Blechstreifen bildenden Rippenelement bestehen und die Rippenelemente mit den Biegekanten wärmeleitend mit den Röhren verbunden sind, d a -durch gekennzeichnet, daß die Rippenelemente (16) in Bereichen (23,25), die plan sind und zwischen den Bereichen mit Schlitzen (21) liegen, mit versteifenden Faltrippen (26) versehen sind, wobei die Faltrippen (26) senkrecht zu den Biegekanten (18) der Rippenelemente (16) verlaufen sowie die Biegekanten (18) in den Bereichen überkreuzen, an denen die Rippenelemente (18) mit den Rohren (13) verbunden sind.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Faltrippen (26) durch einmaliges Umlegen die dreifache Materials'.ärke des Materials der Umgebungsbereiche (23, 25) aufweisen.

3. Wärmelauscher nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr Faltrippen (26) parallel laufend in einem einstückigen Rippenelement (16) angeordnet sind.

4. Wärmetauscher nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Material für die Rippenelemente (16) Blech, vorzugsweise Kupferblech, in einer mittleren Stärke von 0,0254 mm bis 0,02032 mm minimum (0,001 Inch bis 0,0008 Inch) verwendet ist.

5. Wärmetauscher nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (13) ovalen Querschnitt aufweisen, wobei die Faltrippen (26) in der Mitte der Seitenwand (15) der Rohre (13) mit dem Rippenelement verbunden sind.

6. Wärmetauscher nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippenelemente (16) durch Löten mit den Rohren (13) verbunden sind.