DE3440489C2 - - Google Patents

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Description

Die Erfindung betrifft einen Kühler für eine Kühlanlage eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, mit in einer Reihe angeordneten Flachrohren für das zu kühlende Me­ dium, die in einen Wasserkasten einmünden, der mittels einer Trennwand in zwei Kammern unterteilt ist, von denen eine mit einem Eintrittsstutzen und die andere mit einem Austrittsstut­ zen versehen ist.
Kühler der eingangs genannten Art, die häufig als sogenannte Querstromkühler mit horizontal liegenden Flachrohren benutzt werden, sind an beiden Enden der Flachrohre mit Wasserkästen versehen. Dabei ist es bekannt, die Wasserkästen durch Trenn­ wände zu unterteilen, wobei einer der Wasserkästen als reiner Umlenkkasten dient, während der andere mit einem Eintrittsstut­ zen und einem Austrittsstutzen versehen ist. Bei derartigen Kühlern findet die Kühlung im wesentlichen im Bereich der Flachrohre statt. Die Wasserkästen sind an der Kühlung prak­ tisch nicht beteiligt.
Es ist auch ein Öl-Luft-Kühler bekannt (DE-OS 28 55 285), der aus flachen, platten- oder scheibenförmigen Hohlkörpern zusam­ mengesetzt ist. Die aneinander gereihten Hohlkörper bestehen jeweils aus einem Oberteil und einem Unterteil. Im Bereich ei­ nes Endes weist jeder Hohlkörper sowohl an der Oberseite als auch an der Unterseite zwei flanschartige Vorsprünge auf, die mit koaxialen Öffnungen versehen sind. Im Inneren der Hohlkör­ per ist eine Trennwand angeordnet, die in dem den Öffnungen ab­ gewandten Bereich unterbrochen ist. Die Hohlkörper werden mit den flanschartigen Vorsprüngen aneinandergelegt und dichtend durch Löten und Kleben o. dgl. miteinander verbunden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kühler der ein­ gangs genannten Art so zu gestalten, daß eine verbesserte Kühl­ leistung erreicht wird, ohne daß der Herstellungsaufwand erhöht wird.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Flachrohre nur ein­ seitig mit einem Wasserkasten versehen sind, daß die dem Wasser­ kasten abgewandten Enden der Flachrohre geschlossen sind, daß jedes Flachrohr einen Trennsteg enthält, der in Abstand von dem geschlossenen Ende unterbrochen ist und der sich bis zur Trennwand des Wasserkastens erstreckt, die in Längsrichtung des Wasserkastens verläuft.
Bei dieser Ausbildung eines Kühlers entfällt ein zweiter Was­ serkasten. Die Kühlflüssigkeit, insbesondere Kühlwasser, fließt in dem gleichen Flachrohr vor und zurück. Durch den Verzicht auf den zweiten Wasserkasten wird der Vorteil erhalten, daß die Kühlfläche um den Raumbedarf eines zweiten Wasserkastens ver­ größert werden kann, wodurch die Leistungsfähigkeit des Kühlers verbessert wird, insbesondere bei schneller Fahrt eines Kraft­ fahrzeuges. Außerdem wird ein Kreuzgegenstrom-Betrieb erhalten durch den die spezifische Systemleistung gesteigert wird.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß die geschlossenen Enden der Flachrohre mit einem gemeinsamen Abschlußrohr gehalten werden. Ein derartiger Abschlußboden ge­ währt eine ausreichende Festigkeit, ohne daß durch ihn ein nen­ nenswerter Raumbedarf erforderlich wird.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß die Enden der Flachrohre mittels des Abschlußbodens abgedichtet sind. Damit wird dem Abschlußboden zusätzlich zu seiner Ver­ stärkungsfunktion auch eine Dichtfunktion für den Kühler über­ tragen. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Abschlußboden mit Sicken versehen ist, in die die Enden der Flachrohre eingesetzt sind. Dadurch ergibt sich eine einfache Ausrichtung für die Flachrohre, die auch eine sichere Befestigung und gleichzeitige Abdichtung erlauben.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß die Trennstege in die Flachrohre eingelötet sind. Um die Löt­ stellen weitgehend frei von mechanischen Belastungen zu halten, ist es vorteilhaft, wenn zusätzlich die Trennstege wenigstens in Längsrichtung der Flachrohre gegen Anschläge abgestützt sind.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß die Trennstege profilierte Außenkonturen aufweisen. Damit wer­ den die Trennstege derart gestaltet, daß sie als Turbulenzer­ zeuger wirken und somit zur Verbesserung des inneren Wärmeüber­ gangs beitragen. Auch damit wird die Kühlleistung weiter ge­ steigert.
Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeich­ nungen dargestellt und nachstehend erläutert.
Fig. 1 zeigt einen Kühler, der als Querstromkühler eingesetzt ist,
Fig. 2 einen Horizontalschnitt durch den Kühler der Fig. 1 im Bereich eines der Flachrohre, die in einen mit Sicken versehenen Abschlußboden eingelötet oder mit einem Klebstoff abgedichtet und gehalten sind,
Fig. 3 einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform eines Flachrohres,
Fig. 4 eine Draufsicht auf das Flachrohr nach Fig. 3,
Fig. 5 einen Teilschnitt durch einen Kühler im Bereich eines Abschlußbodens mit an den Enden zusammengedrückten und verlöteten und an dem Abschlußboden gehaltenen Flachrohren,
Fig. 6 einen Teilschnitt durch eine weitere Ausführungs­ form eines Kühlers, bei welchem die zu verschließenden Rohrenden in der Art einer Wasserkastenkonstruktion an einem Abschlußboden gehalten sind,
Fig. 7 eine Stirnansicht einer weiteren Ausführungsform eines Flachrohres mit einer als Trennsteg dienen­ den eingearbeiteten Falte,
Fig. 8 eine teilweise aufgebrochene perspektivische An­ sicht des Flachrohres nach Fig. 7 im Bereich des zu verschließenden Endes,
Fig. 9 eine Stirnansicht einer weiteren Ausführungsform eines Flachrohres mit einer einen Trennsteg bil­ denden Turbulenzeinlage,
Fig. 10 einen Teilschnitt entlang der Linie X-X der Fig. 9 und
Fig. 11 eine teilweise aufgebrochene perspektvische An­ sicht einer Ausführungsform ähnlich Fig. 9 und 10.
Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Querstromkühler besitzt eine Vielzahl von in einer Reihe übereinander angeordneten Flachrohren 1. Die Enden der Flachrohre 1 sind in Durchzüge 14 eines Rohrbodens 11 derart eingesetzt, daß sie bündig mit der Innenwand des Rohrbodens 11 enden. Die Flachrohre 1 sind in die Durchzüge 14 eingelötet. An dem Rohrboden 11 ist durch Umbördeln seines äußeren Randes ein vorzugs­ weise aus Kunststoff hergestellter Wasserkasten 2 angebracht, der mit einem Eintrittsstutzen 6 und einem Austrittsstutzen 7 versehen ist. Zwischen dem Rohrboden 11 und dem Wasserkasten 2 ist ein umlaufen­ des Dichtungsprofil 12 eingelegt.
Der Wasserkasten 2 ist durch eine in vertikaler Richtung ver­ laufende Trennwand 3 in zwei parallele Kammern 4 und 5 unterteilt, wobei beispielsweise an die Kammer 4 der Eintrittsstutzen 6 im Bereich einer Außenwand und an die Kammer 5 im Bereich der Trennwand 3 der Austrittsstutzen 7 anschließt.
In die Flachrohre 1, deren Schmalseiten vertikal ausgerichtet sind, sind jeweils vertikal ausgerichtete Trennstege 8 eingesetzt, die in Verlängerung der Trennwand 3 des Wasserkastens 2 ausgerichtet sind. Die Enden der Trennstege 8 schließen bündig mit den dem Wasser­ kasten 2 zugekehrten Enden der Flachrohre 1 ab, d. h. sie verlaufen bündig zu der dem Wasserkasten 2 zugewandten Innenfläche des Rohrbodens. Zwischen der Trennwand 3 und den Trennstegen 8 ist ein Dichtungsprofil 13 angeordnet, daß bevorzugt einteilig mit dem Dichtungsprofil 12 ausgebildet ist und daß über Stege mit dem umlaufenden Dichtungsprofil 12 verbunden ist.
Die Trennstege 8 enden in Abstand vor den dem Wasserkasten 2 abge­ wandten Enden der Flachrohre 1, wobei ein Abstand von etwa 30 mm eingehalten wird. Die dem Wasserkasten 2 abgewandten Enden der Flachrohre 1 sind dichtend verschlossen, so daß der mit den Pfeilen angedeutete Wasserumlauf jeweils innerhalb eines der Flachrohre 1 von der Kammer 4 durch das Flachrohr 1 hindurch zu der Kammer 5 des Wasserkastens 2 erfolgt. Jeweils eine Hälfte der Flachrohre 1 steht mit einer der Kammern 4 und 5 in Verbindung.
Die dem Wasserkasten 2 abgewandten Enden der Flachrohre 1 werden von einem gemeinsamen Abschlußboden 9 getragen. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, kann dieser Abschlußboden 9 auch gleichzeitig dazu ausgenutzt werden, die Enden der Flachrohre 1 dichtend zu ver­ schließen. Der Abschlußboden 9 ist mit dem Querschnitt der Flach­ rohre 1 angepaßten Sicken 10 mit sich verjüngenden Wandungen ver­ sehen, in die die Enden der Flachrohre 1 eingesetzt sind. Die Ver­ bindung zwischen den Enden der Flachrohre 1 und dem Abschlußboden 9 erfolgt, wie in der oberen Hälfte der Fig. 1 gezeigt ist, zweckmä­ ßigerweise durch Verlöten. Hierzu sind die Flachrohre 1 und/oder der den Flachrohren 1 zugewandte Bereich des Abschlußbodens 9 lot­ platiert. Zusätzlich wird in Abwandlung der Ausführungsform nach Fig. 2 vorgesehen, daß durch ein Ausgießen mit Silikonmasse der Bereich abgedichtet wird, in welchem die Flachrohre 1 in die Sicken 10 eingesetzt sind. In Abwandlung dieser Ausführungsform wird, wie in der unteren Hälfte der Fig. 1 dargestellt ist, eine aushärtende Klebmasse, insbesondere Epoxyharz in die Sicken 10 eingegossen, in die dann die Enden der Flachrohre 1 eingetaucht werden. Die aushär­ tende Klebmasse bildet dann an den Enden der Flachrohre 1 eine Art Stopfen und stellt eine Klebeverbindung zu dem Abschlußboden 9 her.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, sind zwischen den in einer Reihe vertikal übereinander angeordneten Flachrohren 1 Luftlamellen 15 als Zwischenlagen angeordnet. Der Kühler wird auf seiner Oberseite und seiner Unterseite durch Abschlußprofile 16 und 17 abgedeckt, die zweckmäßigerweise einerseits mit dem Rohrboden 11 und anderer­ seits mit dem Abschlußboden 9 verbunden sind.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 sind die Trennstege 8 als glatte Blechstreifen ausgebildet, die in die Flachrohre 1 einge­ steckt sind und die mit diesen verlötet sind. Auch hierbei ist es zweckmäßig, die Flachrohre 1 und/oder die Trennstege 8 mit Lot zu platieren.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 und 4 ist in das Flachrohr 1 als Trennsteg 8 ein beidseitig lot-plattierter Profilstreifen eingelegt, der mit der Oberseite und der Unterseite des Flachrohres 1 verlötet wird. Um die Lötverbindungen zwischen den Trennstegen 8 und den Flachrohren 1 von Kräften zu entlasten, ist bei der Ausführungsform nach Fig. 4 wenigstens auf einer Seite des Flachrohres 1 eine Sicke 30 eingeprägt, die als ein Begrenzungsanschlag dient. Bei einer abgewandelten Ausführungsform werden drei Sicken 30, 30 a und 30 b vorgesehen, die punktförmige Einprägungen sind und die die Trenn­ stege 8 in axialer Richtung sowie auch seitlich ausrichten.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 sind die Enden 18 der Flach­ rohre 1 zusammengedrückt und verlötet. Zweckmäßigerweise sind die Rohre 1 beidseitig lot-plattiert, so daß diese Verbindung in einem Arbeitsgang in einem Ofen erfolgen kann. Wie weiter aus Fig. 5 zu entnehmen ist, sind die Enden 18 der Flachrohre 1 durch einen mit entsprechenden Aussparungen versehenen Abschlußboden 9 hindurchge­ steckt und außerhalb dieses Abschlußbodens 9 abgekantet. Da die Flachrohre 1 beidseitig lot-plattiert sind, erfolgt bei dem Verlöten auch eine Verbindung mit dem Abschlußboden 9.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 ist eine lötfreie Abdichtung der dem Wasserkasten 2 abgewandten Enden der Flachrohre 1 vorge­ sehen. Die Enden der Flachrohre 1 sind in Durchzüge 20 eines Rohr­ bodens 19 eingesetzt und mit diesem verlötet. Der Rohrboden 19 ist um den Rand des schalenförmig ausgebildeten und aus Kunststoff hergestellten Abschlußboden 9′ herumgelegt, und mit diesem über einen Bördelrand 22 verbunden. Zwischen dem Rohrboden 19 und dem Rand des Abschlußbodens 9′ ist ein Dichtungsprofil 21 eingelegt. Wie aus Fig. 6 zu ersehen ist, enden die Flachrohre 1 mit geringem Abstand vor dem Abschlußboden 9′.
In Fig. 7 und 8 ist eine weitere Ausführungsform eines Flachrohres 1 dargestellt, das für einen Kühler geeignet ist. Dieses Flachrohr 1 besitzt als Trennsteg 8 eine mittig angeordnete Falte 23, die sich von einer Wandung des Flachrohres 1 zur anderen Wandung erstreckt. Das Flachrohr 1 ist auch bei dieser Ausführungsform zweckmäßigerweise beidseitig lot-plattiert, so daß bei dem gemeinsamen Verlöten des gesamten Kühlers auch eine dichte Abtrennung der beiden Kammern der Flachrohre 1 erhalten wird. Im Bereich der nach einer der vorstehend erläuterten Weisen zu ver­ schließenden Enden sind die Falten 23 über einen Bereich 24 paral­ lel zu der Rohrwandung abgekantet, von der sie aufragen. Dadurch wird ein ausreichender Querschnitt geschaffen, über den ein Über­ strömen erfolgen kann.
Bei der Ausführungsfrorm nach Fig. 9 und 10 ist in ein Flachrohr 1 ein Profil 25 eingelegt, das einerseits den mittleren Trennsteg 8 bil­ det und andererseits als Turbulenzeinlage dient. Das Profil 25, das beidseitig lot-plattiert ist, besitzt eine in Längsrichtung verlau­ fende mittlere Rippe 26, die den Trennsteg 8 zwischen den beiden Kam­ mern der Flachrohre 1 bildet. Seitlich wird das Profil von zwei weiteren Längsrippen 27 und 28 begrenzt, die in die gleiche Rich­ tung, wie die Rippe 26, ausgeprägt sein können (Fig. 9), oder in entgegengesetzter Richtung (Fig. 11). Zwischen der Längsrippe 27 und der Rippe 26 sowie der Rippe 26 und der Längsrippe 28 sind Querstege belassen, die in einem Winkel von etwa 45° angeordnet sind. Aus diesen Querstegen sind in das Strö­ mungsprofil ragende Rippen 29 ausgeprägt, die als Turbulenzerzeuger dienen. Ein derartiges Profil 25, das gleichzeitig als Trennsteg 8 für die Flachrohre 1 und als Turbulenzeinlage dient, kann in ein­ facher Weise aus Blech geprägt werden.

Claims (15)

1. Kühler für eine Kühlanlage eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, mit in einer Reihe angeord­ neten Flachrohren für das zu kühlende Medium, die in einen Was­ serkasten einmünden, der mittels einer Trennwand in zwei Kam­ mern unterteilt ist, von denen eine mit einem Eintrittsstutzen und die andere mit einem Austrittsstutzen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Flachrohre (1) nur einseitig mit einem Wasserkasten (2) versehen sind, daß die dem Wasserkasten (2) abgewandten Enden der Flachrohre (1) geschlossen sind, daß je­ des Flachrohr (1) einen Trennsteg (8) enthält, der in Abstand von dem geschlossenen Ende unterbrochen ist und der sich bis zur Trennwand (3) des Wasserkastens (2) erstreckt, die in Längsrichtung des Wasserkastens verläuft.
2. Kühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ge­ schlossenen Enden der Flachrohre (1) mit einem gemeinsamen Abschlußboden (9) gehalten sind.
3. Kühler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Flachrohre (1) mittels des Abschlußbodens (9) abgedichtet sind.
4. Kühler nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschlußboden (9) mit Sicken (10) versehen ist, in die die Enden der Flachrohre (1) eingesetzt sind.
5. Kühler nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Flachrohre (1) dicht mit dem Abschlußboden (9) ver­ lötet sind.
6. Kühler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Flachrohre (1) in einen aushärtenden, in die Sicken (10) eingebrachten Klebstoff eingetaucht sind.
7. Kühler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die dem Wasserkasten (2) abgewandten Enden (18) der Flachrohre (1) zusammengedrückt und dicht verlötet sind.
8. Kühler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Wasserkasten (2) abgewandten Enden (18) der Flachrohre (1) durch Aussparungen des Abschlußbodens (9) gesteckt und außer­ halb des Abschlußbodens (9) abgekantet und vorzugsweise an diesem befestigt sind.
9. Kühler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die dem Wasserkasten (2) abgewandten Enden der Flach­ rohre (1) in einen Rohrboden (19) eingesetzt sind, der dichtend an dem vorzugsweise aus Kunststoff hergestellten Ab­ schlußboden (9) angebracht ist.
10. Kühler nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeich­ net, daß als Trennstege (8) in die Flachrohre (1) eingear­ beitete Falten (23) vorgesehen sind.
11. Kühler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Falten (23) im Bereich der geschlossenen Enden parallel zu einer Wand der Flachrohre (1) abgekantet sind.
12. Kühler nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeich­ net, daß die Trennstege (8) in die Flachrohre (1) eingelötet sind.
13. Kühler nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeich­ net, daß die Trennstege (8) wenigstens in Längsrichtung der Flachrohre (1) gegen Sicken (30, 30 a, 30 b) abgestützt sind.
14. Kühler nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeich­ net, daß die Trennstege (8) Bestandteile von in die Flachrohre (1) eingesetzten Profilen (25) sind, die neben den Trennstegen (8) mit als Turbulenzbildner dienenden Rippen (29) versehen sind.
15. Kühler nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Pro­ file (25) als Blechstreifen ausgebildet sind, in die eine mittlere, in Längsrichtung verlaufende und als Trennsteg (8) dienende Rippe (26) und im wesentlichen quer zur Strömungs­ richtung verlaufende Rippen (29) eingeprägt sind.
DE19843440489 1984-11-06 1984-11-06 Kuehler, insbesondere fuer die kuehlanlage eines verbrennungsmotors eines kraftfahrzeuges Granted DE3440489A1 (de)

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GB08525468A GB2166862B (en) 1984-11-06 1985-10-16 Radiator particularly for the cooling system of an internal combustion engine of a motor vehicle
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