DE3400519A1

DE3400519A1 - Waermetauscher fuer zwei medien, insbesondere ein ladeluftkuehler fuer eine brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3400519A1
Application number: DE19843400519
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl.-Ing. 5000 Köln Pluequet
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1984-01-10
Filing date: 1984-01-10
Publication date: 1985-07-18

Description

5000 Köln 80, den 6.Jan.1984 D 84/01 AE-ZPB Da/B

Wärmetauscher für zwei Medien,

insbesondere ein Ladeluftkühler

für eine Brennkraftmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher für zwei Medien, insbesondere ein Ladeluftkühler für eine Brennkraftmaschine, mit in einem geschlossenen Gehäusemantel angeordneten Kühlerblock und daran gegenüberliegend anschließenden Räumen zum Verteilen bzw. Sammeln der innerhalb des Kühlerblockes quer zueinander durch Kanäle oder dergl. strömenden beiden Medien, wobei die beiden Räume für das Kühlmedium durch seitlich am Gehäusemantel angebrachte Verteiler- bzw. Sammelkästen gebildet und die Räume für das zu kühlende Medium innerhalb des Gehäusemantels beiderseits des Kühlerblockes angeordnet sind.

Aus der DE-PS 20 37 873 ist ein Wärmetauscher bekanntgeworden, der in einem zylindrischen Gehäuse mittig ein axial verlaufendes Rohrbündel aufweist, das zwischen zwei Leitwänden liegt. Die einzelnen Rohre sind beiderseits in Rohrboden gehalten, welche den Gehäusemantel seitlich abdichten. Zum seitlichen Abschluß des Gehäusemantels dienen an dessen Stirnseite befestigte, nach außen gewölbte Dekkel, deren mit den Rohrboden gebildeten Innenräume dem durch das Rohrbündel zu leitenden Medium als Verteiler bzw. zum Umlenken dienen. Für das quer durch das Rohrbündel zu führende Medium sind am Gehäusemantel für dessen Zu- und Ablauf radiale Rohrstutzen vorgesehen, die mit je einem durch die inneren Leitwände gegenüber dem Rohrbündel

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abgegrenzten Verteiler- bzw. Sammelraum in Verbindung stehen. Bei diesem bekannten Wärmetauscher ist der Wärmeaustausch zwischen den beiden Medien nur im Bereich der gebündelten Rohre möglich, während der Gehäusemantel an diesem Vorgang keinen Anteil hat. Vielmehr wird die vom Gehäusemantel aufgenommene Wärme nach außen abgestrahlt, so daß gegebenenfalls ein besonderer Berührungsschutz bzw. eine thermische Isolation erforderlich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher der eingangs umrissenen Art zu schaffen, bei dem mit einfachen Mitteln ein möglichst guter Wärmeübergang von einem Medium zum anderen erzielt wird. Außerdem soll die vom Gehäusemantel aufgenommene Wärme möglichst gering sein, um Verformungen desselben sowie unerwünchte Abstrahlungen zu vermeiden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der die Räume zum Verteilen und Sammeln des zu kühlenden Mediums begrenzende Teil des Gehäusemantels durchgehende Hohlräume aufweist, die in den Kühlmittelstrom eingeschaltet sind.

Durch diese Maßnahmen wird dem zu kühlenden Medium in den dem Kühlerblock vor- bzw. nachgeschalteten Räumen zum Verteilen bzw. Sammeln des Mediums zusätzlich Wärme entzogen, so daß sich eine bessere Kühlwirkung ergibt. Ferner wird eine unzulässig starke Erwärmung des äußeren Gehäusemantels vermieden.
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Zur Vereinfachung des Aufbaues und zur Vermeidung unzulässiger thermischer Spannungen ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß der Gehäusemantel auch in seinem den Kühlerblock aufnehmenden Bereich in den Kühlmittelstrom eingeschaltete Hohlräume aufweist.

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Eine konstruktiv günstige Lösung ist dadurch gegeben, daß der vom Kühlmedium durchströmte Gehäusemantel aus zwei U-förmigen Formteilen besteht, die zu einem den Kühlerblock aufnehmenden, im Querschnitt kastenförmigen Bauteil miteinander verschweißt sind.

Eine weitere Vereinfachung des Aufbaues eines Wärmetauschers bei gleichzeitiger Gewichtsersparnis ergibt sich dadurch, daß der Gehäusemantel sowie der Kühlerblock in Sandwich-Bauweise ausgeführt sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Ladeluftkühler gemäß der Linie I-I in Fig. 2;

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1; Fig. 3 im Schnitt eine Ausführungsform einer Biegekante am äußeren Gehäusemantel.

Der in den Fig. 1 und 2 gezeigte Wärmetauscher stellt einen Ladeluftkühler für eine Brennkraftmaschine dar, bei dem Wasser als Kühlmedium verwendet wird. Der Ladeluftkühler hat einen kastenförmigen Gehäusemantel 1, der gemäß Fig. 1 aus zwei U-förmigen Formteilen 2 und 3 zusammengefügt ist. Die beiden Formteile 2 und 3 sind in Sandwich-Bauweise entweder in der gezeigten U-Form hergestellt oder in einem besonderen Arbeitsgang an gegenüberliegenden Enden so nach innen umgebogen, daß sie zusammengefügt einen geschlossenen Kastenquerschnitt gemäß Fig. 1 ergeben. Der Gehäusemantel 1 besteht aus einem äußeren Blech und einem dazu mit Abstand befindlichen inneren Blech 5,

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zwischen denen ebenfalls mit Abstand voneinander stabförmige, im Querschnitt vorzugsweise quadratische Elemente 6 angeordnet sind. Zwischen den einzelnen Elementen 6 verbleiben durchgehende Hohlräume 7 für den Durchtritt des Kühlmittels.

Zum Biegen der Formteile 2 und 3 kann es zweckdienlich sein, wenn das äußere Blech 4 vor dem Biegen an der Biegekante durchtrennt wird. Nach dem Arbeitsvorgang wird dann der beim Biegen an der Biegekante entstehende Spalt 8 durch ein aufgesetztes Winkelblech 9 gemäß Fig. 3 abgedichtet.

Innerhalb des kastenförmigen Geh'äusemantels 1 befindet sich ein an diesen eng anschließender Kühlerblock 11, der in gleicher Sandwich-Bauweise hergestellt ist, wie der Gehäusemantel 1. Durch den Kühlerblock 11 durchgehende Kanäle für die zu kühlende Ladeluft sind mit 12 bezeichnet. Oberhalb und unterhalb des Kühlerblockes 11 sind im Gehäusemantel 1 Räume 13 bzw. 14 angeordnet, die sich über die Länge und Breite des angrenzenden Kühlerblockes 11 erstrecken. Der obere Raum 13 ist mit einem Lufteintrittsstutzen 15 verbunden, der im Formteil 2 befestigt ist. Dieser Raum 13 dient zum Verteilen der angesaugten Ladeluft auf die Fläche des angrenzenden Kühlerblocks 11. Der untere Raum 14 steht mit einem ebenfalls im Formteil 2 befestigten Luftausgangsstutzen 16 in Verbindung und dient zum Sammeln der den Kühlerblock 11 verlassenden Ladeluft, bevor diese in den Stutzen 16 eintritt.

An den Gehäusemantel 1 schließen sich gemäß Fig. 2 beiderseits je ein Kasten 18, 19 an, die sich über die volle Höhe und Breite des Gehäusemantels 1 erstrecken. Die Kästen 18, 19, die für die Verteilung und Ableitung des Kühlwassers dienen, sind mit je einem Stutzen 20 bzw. 21 für den

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Zulauf bzw. den Ablauf des Kühlwassers ausgestattet. Bei entsprechender Ausbildung kann einer der Kästen 18 bzw. 19 auch als Umlenkdeckel dienen.

Das Kühlwasser tritt durch den Stutzen 20 in den Kasten 19 ein und wird hier auf die einzelnen Hohlräume 7 im Kühlerblock 11 sowie im Gehäusemantel 1 zum Durchströmen derselben verteilt. Das sich im Raum 18 nach dem Durchströmen der genannten Hohlräume 7 sammelnde Kühlwasser fließt durch den Stutzen 21 wieder in den Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine. Die zu kühlende Ladeluft gelangt durch den Stutzen 15 in das Innere des Wärmetauschers, wo nicht nur im Kühlerblock 11 sondern auch in den Räumen 13 und 14 eine Abkühlung der Ladeluft erfolgt. Die gekühlte Ladeluft strömt schließlich durch den Stutzen 16 zu den Zylinderköpfen einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine.

Durch diese Ausbildung eines Ladeluftkühlers ergibt sich bei einem relativ geringen Gewicht eine hohe Formstabilitat, was sowohl in bezug auf mechanische Beanspruchungen als auch auf den Ladeluftinnendruck gilt. Außerdem werden thermische Spannungen dadurch vermieden, daß die gesamte Außenwandung des Gehäusemantels ständig vom Kühlwasser durchströmt wird.

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Claims

K. 5000 Köln 80, den 6.Jan.1984 D 84/01 AE-ZPB Da/B Patentansprüche

1.1 Wärmetauscher für zwei Medien, insbesondere ein Latteluftkühler für eine Brennkraftmaschine, mit in einem geschlossenen Gehäusemantel angeordneten Kühlerblock und daran gegenüberliegend anschließenden Räumen zum Verteilen bzw. Sammeln der innerhalb des Kühlerblockes quer zueinander durch Kanäle oder dergl. strömenden beiden Medien, wobei die beiden Räume für das Kühlmedium durch seitlich am Gehäusemantel angebrachte Verteiler- bzw. Sammelkasten gebildet und die Räume für das zu kühlende Medium innerhalb des Gehäusemantels beiderseits des Kühlerblockes angeordnet sind,

dadurch gekennzeichnet, daß der die Räume (13, 14) zum Verteilen und Sammeln des zu kühlenden Mediums begrenzende Teil des Gehäusemantels (1) durchgehende Hohlräume (7) aufweist, die in den Kühlmittelstrom eingeschaltet sind.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusemantel (1) auch in seinem den Kühlerblock (11) aufnehmenden Bereich in den Kühlmittelstrom eingeschaltete Hohlräume (7) aufweist.

3. Wärmetauscher nach den Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Kühlmedium durchströmte Gehäusemantel (1) aus zwei U-förmigen Formteilen (2, 3) besteht, die zu einem den Kühlerblock (11) aufnehmenden, im Querschnitt kastenförmigen Bauteil miteinander verschweißt sind.

Klfickner-Humboldt-DeutzAG

KHD

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4. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusemantel (1) sowie der Kühlerblock (11) in Sandwich-Bauweise ausgeführt
sind.
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