DE3734337C2

DE3734337C2 -

Info

Publication number: DE3734337C2
Application number: DE19873734337
Authority: DE
Inventors: Viktor Dipl.-Ing. Brost (Fh), 7447 Aichtal, De
Original assignee: Kuhlerfabrik Langerer and Reich GmbH and Co KG
Current assignee: Kuhlerfabrik Langerer and Reich GmbH and Co KG
Priority date: 1987-10-10
Filing date: 1987-10-10
Publication date: 1991-06-27
Also published as: DE3734337A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmeaustauscher, insbesondere Kühler für eine Fahrzeugbrennkraftmaschine der im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Art.The invention relates to a heat exchanger, in particular coolers for a vehicle internal combustion engine the type described in the preamble of claim 1.

Derartige Wärmeaustauscher (s. bspw. DE-PS 28 40 813) weisen entsprechend der geforderten Kühlleistung ein aus einer bestimmten Anzahl von gleichmäßig beabstandeten Wärmeaustauscherrohren und dazwischen angeordneten und durch Lötung damit verbundenen gefalteten Lamellen bestehendes Wärmeaustauschernetz auf. An den beiden einander gegenüberliegenden Außenseiten des Wärmeaustauschernetzes sind mit gleichem Abstand zu den jeweils außenliegenden Rohren des Wärmeaustauschernetzes aus Blech gefertigte Seitenteile angeordnet. Diese sind mit den äußeren Wärmeaustauscherrohren ebenfalls mittels Lamellen verbunden, die von der gleichen Art wie die zwischen den Rohren vorgesehenen Lamellen sind, so daß für die Herstellung des Wärmeaustauschers nur eine Lamellenart benötigt wird. Die Wärmeaustauscherrohre sind beidenends in Rohrböden verankert, deren Länge der Breite des Wärmeaustauschernetzes unter Einschluß der äußeren Lamellen angepaßt ist. Endseitig sind die Seitenteile auch mit den Rohrböden verbunden. Da der Einbauraum für die Aggregate der Fahrzeugbrennkraftmaschine zumeist sehr begrenzt ist, soll der Platzbedarf der dieser zugeordneten Wärmeaustauscher, beispielsweise Wasserkühler oder Ladeluftkühler, entsprechend möglichst gering sein.Such heat exchangers (see, for example, DE-PS 28 40 813) instruct according to the required cooling capacity from a certain number of evenly spaced Heat exchanger tubes and arranged in between and folded lamellae connected by soldering existing heat exchanger network. To the two opposite sides of the Heat exchanger network are at the same distance the outer tubes of the heat exchanger network Side parts made of sheet metal arranged. These are also with the outer heat exchanger tubes connected by slats that are of the same Kind of like the fins between the tubes are so that for the manufacture of the heat exchanger only one type of slat is required. The heat exchanger tubes are anchored at both ends in tube sheets, the Length of the width of the heat exchanger network below Inclusion of the outer slats is adjusted. End the side parts are also connected to the tube sheets. Since the installation space for the units of the vehicle internal combustion engine is usually very limited the space requirement of the heat exchangers assigned to them, for example water cooler or charge air cooler, accordingly be as low as possible.

Aus der DE-OS 35 12 891 ist ein Ladeluftkühler für wassergekühlte Dieselmotoren bekannt, der einen von Ladeluft und Wasser durchströmten Rippenrohrblock aufweist, der zwischen zwei Wasserkästen und Seitenteilen angeordnet ist. Der Rippenrohrblock besteht aus einer Anzahl parallel zueinander verlaufender Rohre und quer dazu ausgerichteter Rippen, die ebenfalls parallel zueinander angeordnet sind und in Berührung mit den Rohren stehen. Die an zwei gegenüberliegenden Seiten des Rippenrohrblocks angeordneten Seitenteile werden von Kühlwasser durchflossen und sind demzufolge hohl ausgebildet. Dazu ist jedes Seitenteil aus zwei Teilen, einem Wandteil und einem Deckelteil aufgebaut. In dem Wandteil sind mehrere, in der Art von Kammern ausgebildete Vertiefungen vorgesehen, die als flächige Ausnehmungen ausgestaltet sind und dadurch eine großflächige Beaufschlagung der Innenfläche des Wandteils mit Kühlwasser ermöglichen. Die die Vertiefungen begrenzenden Flächenteile des Wandteils haben einen Abstand von den außenliegenden Rohren des Rippenrohrblocks und können daher diese nicht berühren. From DE-OS 35 12 891 is an intercooler for water-cooled diesel engines known to be one of Charge air and water flow through the finned tube block, the between two water boxes and side panels is arranged. The finned tube block consists of a Number of pipes running parallel to each other and across aligned ribs, which are also parallel to each other are arranged and in contact with the pipes stand. The on two opposite sides of the Finned tube blocks arranged side parts are from Cooling water flows through and are therefore hollow. Each side part is made up of two parts, built up a wall part and a cover part. By doing Wall parts are several, designed in the manner of chambers Depressions provided as flat recesses are designed and thus a large area Acting on the inner surface of the wall part enable with cooling water. The boundaries of the wells Surface parts of the wall part are at a distance from the outer tubes of the finned tube block and therefore cannot touch them.

Aus verschiedenen Gründen - beispielsweise Kosten oder schnelle Verfügbarkeit - kann der Wunsch bestehen, einen mit einem bestimmten Platzbedarf konzipierten Wärmeaustauscher unter Verwendung von Komponenten desselben und bei etwa gleichbleibender Kühlleistung in seiner Breite innerhalb bestimmter Grenzen zu verringern, um ihn in einen vorgegebenen kleineren Einbauraum unterbringen zu können.For various reasons - for example costs or rapid availability - there may be a desire one designed with a specific space requirement Heat exchanger using components same and with approximately constant cooling capacity in width within certain limits decrease to a given smaller one To be able to accommodate installation space.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine mit einfachen Mitteln und kosten günstig zu verwirklichende Möglichkeit zur Anpassung eines konzipierten Wärmeaustauschers insbesondere hinsichtlich seiner Breite an einen kleineren Einbauraum anzugeben, wobei das Rastermaß der Rohrteilung des Wärmeaustauschernetzes bzw. dieses selbst beibehalten werden und die Kühlleistung praktisch gleichbleiben soll. Diese Aufgabe wird bei einem Wärmeaustauscher der eingangs genannten Art durch die Kennzeichnungsmerkmale des Anspruchs 1 gelöst. Auf diese Weise kann mit einfachen Mitteln die Breite des Wärmeaustauschers unter Beibehaltung dessen Wärmeaus tauschernetzes innerhalb zweier Grenzwerte nach Bedarf variiert werden, indem die Höhe der Sicken unter Berücksichtigung der gegenüber der ursprünglichen Breite des Wärmeaustauschers verringerten Breite so gewählt wird, daß die Sicken mit ihren Rücken die außenliegenden Rohre berühren. Der eine - maximale - Grenzwert der Sickenhöhe entspricht der Höhe der außenliegenden Lamellen. Der andere Grenzwert wird dadurch erhalten, daß die Sickenhöhe so klein bemessen wird, daß durch den dabei gebildeten Spalt zwischen Seitenteil und äußerem Rohr gerade noch Luft durchströmen kann. Durch die Verwendung von Quersicken in den Seitenteilen kann auf äußere Lamellen mit entsprechend niedrigerer Höhe verzichtet werden, was sich kostengünstig auswirkt. Die Anzahl der Quersicken bzw. ihr gegenseitiger Abstand kann so gewählt werden, daß die Kühlleistung insgesamt gesehen praktisch nicht beeinträchtigt wird. Die Quersicken können gleichzeitig der Versteifung des Seitenteils dienen, so daß dessen Wandstärke kleiner dimensioniert werden kann.It is therefore a task of the invention, one with simple means and cost Possibility of customization to be implemented inexpensively a designed heat exchanger in particular in terms of width to a smaller one Specify installation space, the pitch of Pipe division of the heat exchanger network or this themselves are maintained and the cooling capacity practical should remain the same. This task is done with a Heat exchanger of the type mentioned by the Characteristic features of claim 1 solved. On this way, the width of the Heat exchanger while maintaining its heat exchanger network within two limit values as required can be varied by taking the height of the beads below Consideration of the original width the width of the heat exchanger so chosen is that the beads with their backs the outside Touch pipes. The one - maximum - limit of Bead height corresponds to the height of the outside Slats. The other limit is obtained by that the bead height is dimensioned so small that by the gap formed between the side part and air can just flow through the outer tube. By using cross beads in the side parts can be used on outer slats with a correspondingly lower Height can be dispensed with, which has a cost-effective effect. The number of cross beads or their mutual distance can be chosen so that the total cooling capacity seen practically not affected. The Cross beads can at the same time stiffen the Serve side part, so that its wall thickness is smaller can be dimensioned.

Die Merkmale der Ansprüche 2 und 3 unterstützen das Bestreben, daß die Kühlleistung des Wärmeaustauschers trotz des Wegfalls der äußeren Lamellen im wesentlichen erhalten bleibt. Bei größeren Abständen zwischen den äußeren Rohren des Wärmeaustauschernetzes und den Seitenteilen kann durch deren Ausbildung entsprechend den Ansprüchen 4 und 5 der Spalt zwischen den genannten Teilen und damit auch der Bypass-Strom der Kühlluft reguliert und im Bedarfsfall vollständig geschlossen werden. Darüber hinaus bewirkt die Längssicke eine weitere Versteifung des Seitenteils. Vorteilhaft ist ferner die Ausbildung der Längssicke entsprechend Anspruch 6, da hierdurch der Randbereich der Seitenteile als ebene Anlagefläche beispielsweise für eine Dichtung dienen kann.The features of claims 2 and 3 support that Effort that the cooling capacity of the heat exchanger despite the absence of the outer slats essentially preserved. With larger distances between the outer tubes of the heat exchanger network and Side panels can be designed according to the Claims 4 and 5 of the gap between the above Share and thus the bypass flow of the cooling air regulated and completely closed if necessary will. In addition, the longitudinal bead causes a further stiffening of the side part. It is advantageous also the formation of the longitudinal bead accordingly Claim 6, as a result of the edge region of the side parts as a flat contact surface, for example for a seal can serve.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend näher erläutert und in der Zeichnung dargestellt. Diese zeigtAn embodiment of the invention is as follows explained in more detail and shown in the drawing. These shows

Fig. 1 in Vorderansicht einen Ausschnitt eines Flachrohrkühlers mit verringerter Breite, wobei mit strichpunktierten Linien ein ursprünglich mit größerer Breite konzipierter Kühler angedeutet ist, Fig. 1 in a front view a section of a flat tube radiator with a reduced width, with dash-dotted lines an originally-designed with greater width cooler is indicated,

Fig. 2 eine Draufsicht zu Fig. 1. FIG. 2 is a top view of FIG. 1.

In Fig. 1 der Zeichnung ist in Teildarstellung ein für eine Fahrzeugbrennkraftmaschine vorgesehener Wärmeaus tauscher gezeigt, der beispielsweise als Ladeluftkühler ausgebildet sein kann. Dieser weist ein Wärmeaustauscher netz 1 auf, das aus einer bestimmten Anzahl von parallel und mit gleichmäßigem Abstand zueinander angeordneten Rohren 2 und dazwischen vorgesehenen und damit verbundenen Lamellen 3 besteht. Die Rohre 2 sind als Flachrohre ausgebildet, und an den einander gegenüberliegenden Breitseiten jeweils zweier benachbarter Flachrohre ist eine Lamelle 3 angelötet, deren Höhe h somit dem freien Durchgang zwischen zwei Rohren entspricht. Die Enden der Flachrohre 2 sind in je einem Rohrboden 4 bzw. 5 beispielsweise ebenfalls mittels Lötung verankert. Auf der dem Wärmeaustauschernetz 1 abgewandten Seite sind die Rohrböden 4, 5 mit je einem der Einfachheit halber nicht dargestellten kastenförmigen Deckel versehen, die beide zusammen mit dem jeweiligen Rohrboden einen Sammel- bzw. Verteilraum für das die Rohre 2 durch strömende Wärmeaustauschermedium bilden.In Fig. 1 of the drawing, a heat exchanger provided for a vehicle internal combustion engine is shown in partial representation, which can be designed, for example, as an intercooler. This has a heat exchanger network 1 , which consists of a certain number of tubes 2 arranged in parallel and at a uniform distance from one another and fins 3 provided and connected therebetween. The tubes 2 are designed as flat tubes, and a lamella 3 is soldered to the opposite broad sides of two adjacent flat tubes, the height h of which thus corresponds to the free passage between two tubes. The ends of the flat tubes 2 are each anchored in a tube sheet 4 or 5, for example also by means of soldering. On the side facing away from the heat exchanger network 1 , the tube sheets 4 , 5 are each provided with a box-shaped cover (not shown for the sake of simplicity), both of which, together with the respective tube sheet, form a collection or distribution space for the tubes 2 by flowing heat exchange medium.

An den beiden einander gegenüberliegenden Außenseiten des Wärmeaustauschernetzes 1 ist je ein Seitenteil 6 bzw. 7 vorgesehen, in die mehrere querverlaufende Sicken 8 bzw. 9 eingeprägt sind, deren Höhe so bemessen ist, daß sie mit ihren Rücken an den außenliegenden Rohren 2 anliegen und hier auch ange lötet sind. Die Seitenteile 6, 7 können auch mit den Rohrböden 4, 5, beispielsweise ebenfalls mittels Lötung verbunden sein. Durch die Verwendung von mit Quersicken 8, 9 versehenen Seitenteilen 6, 7 ist es möglich, ein für einen Wärmeaustauscher mit bestimmten Abmessungen, insbesondere einer bestimmten Breite B₀ konzipiertes Wärmeaustauschernetz für einen Wärmeaus tauscher mit in Grenzen verringerter Breite B₁, jedoch bei etwa gleicher Kühlleistung einzusetzen. Gemäß der mit strichpunktierten Linien angedeuteten Darstellung in Fig. 1 hat ein bereits konzipierter und gegebenenfalls auch hergestellter Wärmeaustauscher aufgrund seiner Auslegung die Breite B₀ mit dementsprechendem Rohrboden 4′ bzw. 5′. Die für diesen Wärmeaustauscher bestimmten Seitenteile 6′ bzw. 7′ sind im wesentlichen ebene Blechstücke ohne Sicken. Zwischen diesen und den jeweils außenliegenden Rohren 2 des Wärmeaustauschernetzes 1 sind die Lamellen 3′ angeordnet, die von gleicher Art und Höhe sind wie die Lamellen 3.On the two opposite outer sides of the heat exchanger network 1 , a side part 6 or 7 is provided, in which several transverse beads 8 and 9 are embossed, the height of which is dimensioned such that they rest with their backs on the outer tubes 2 and here are also soldered on. The side parts 6 , 7 can also be connected to the tube sheets 4 , 5 , for example also by means of soldering. By using cross beads 8 , 9 side parts 6 , 7 , it is possible to design a heat exchanger for a heat exchanger with certain dimensions, in particular a certain width B₀, for a heat exchanger with a reduced width B ₁ , but with approximately the same cooling capacity to use. According to the dash-dotted lines shown in Fig. 1, an already designed and possibly also manufactured heat exchanger due to its design, the width B₀ with the corresponding tube sheet 4 'or 5 '. The side parts 6 'and 7 ' intended for this heat exchanger are essentially flat pieces of sheet metal without beads. Between these and the outer tubes 2 of the heat exchanger network 1 , the fins 3 'are arranged, which are of the same type and height as the fins 3rd

Steht für den Einbau des Wärmeaustauschers ein Einbauraum mit etwas kleinerer Breite zur Verfügung, so läßt sich der Wärmeaustauscher in relativ einfacher Weise unter Verwendung des gleichen Wärmeaustauschernetzes 1 den geänderten räumlichen Gegebenheiten anpassen, ohne daß hierbei die Leistung des Wärmeaustauschers wesentlich vermindert wird. Diese Anpassung wird dadurch erreicht, daß das gleiche, für den breiteren Wärmeaustauscher vorgesehene Netz 1 mit den der geringeren Breite B₁ entsprechenden Rohrböden 4 und 5 versehen wird. Ferner werden an den Außenseiten des Netzes 1 anstelle der Außenlamellen 3′ und der ebenen Seitenteile 6′ und 7′ die mit den Quersicken 8 bzw. 9 versehenen Seitenteile 6 und 7 angebracht. Die Höhe dieser Quersicken 8 und 9 ist dabei so bemessen, daß ihre Rücken unter Berücksichtigung der Gesamtbreite B₁ an den Außenrohren 2 des Netzes 1 anliegen und mit diesen beispielsweise durch Lötung verbunden werden können. Die Höhe der Sicken 8 bzw. 9 und damit die Anpassungsmöglichkeit des Wärmeaustauschers hinsichtlich seiner Breite kann zwischen zwei Grenzwerten variiert werden, von denen der eine der Höhe der Lamellen 3′ und der andere einer einen Mindestspalt zwischen den Seitenteilen 6, 7 und den äußeren Rohren 2 ergebenden Sickenhöhe entspricht. Die Quersicken 8 und 9 dienen zur Abstützung der äußeren Rohre 2 und als flächen vergrößernde Elemente für die Wärmeübertragung. Die Länge der Quersicken 8 und 9 ist etwas kleiner bemessen als die Breite der Seitenteile 6 und 7, so daß an diesen zwei ebene längsverlaufende Randbereiche 10 verbleiben, die im Bedarfsfall als Anlagefläche beispielsweise für Dichtungen dienen können. Bei relativ hohen Quersicken empfiehlt es sich, in den Seitenteilen 6 und 7 mindestens eine gleichsinnig eingeprägte, aber etwas flachere Längssicke vorzusehen, um den Bypass-Luftstrom zwischen Seitenteil 6 bzw. 7 und Außenrohr 2 zu begrenzen. Im Ausführungsbeispiel ist jedes Seitenteil 6 bzw. 7 mit zwei Längssicken versehen, die zweckmäßigerweise jeweils durch eine Folge von in Reihe liegenden Sickenabschnitten 11 bzw. 12 gebildet werden, die in zugeordnete Quer sicken 8 bzw. 9 münden. Diese Längssicken dienen außerdem ebenfalls der Versteifung der Seitenteile 6, 7. Durch die Anordnung der Längssicken 11 bzw. 12 mit einem bestimmten Abstand vom jeweiligen Außenrand der Seitenteile 6 bzw. 7 bleiben die ebenen Randbereiche 10 erhalten.If an installation space with a somewhat smaller width is available for the installation of the heat exchanger, the heat exchanger can be adapted to the changed spatial conditions in a relatively simple manner using the same heat exchanger network 1 , without the performance of the heat exchanger being significantly reduced. This adaptation is achieved in that the same network 1 provided for the wider heat exchanger is provided with the tube sheets 4 and 5 corresponding to the smaller width B ₁ . Further, the network 1 instead of the outer plates 3 'and the flat side portions 6' and 7 'which are provided with the transverse beads 8 and 9, side members 6 and 7 are mounted on the outer sides. The height of these transverse beads 8 and 9 is dimensioned such that their backs bear against the outer tubes 2 of the network 1 , taking into account the total width B _1, and can be connected to them, for example by soldering. The height of the beads 8 and 9 and thus the possibility of adapting the heat exchanger with regard to its width can be varied between two limit values, one of which is the height of the fins 3 'and the other of a minimum gap between the side parts 6 , 7 and the outer tubes 2 corresponding bead height corresponds. The transverse beads 8 and 9 serve to support the outer tubes 2 and as area-enlarging elements for heat transfer. The length of the transverse beads 8 and 9 is dimensioned somewhat smaller than the width of the side parts 6 and 7 , so that there remain two flat longitudinal edge regions 10 which, if necessary, can serve as a contact surface, for example for seals. In the case of relatively high cross beads, it is advisable to provide at least one coincident but somewhat flatter longitudinal bead in the side parts 6 and 7 in order to limit the bypass air flow between the side parts 6 and 7 and the outer tube 2 . In the exemplary embodiment, each side part 6 or 7 is provided with two longitudinal beads, which are expediently each formed by a series of bead sections 11 and 12 lying in series, which beads 8 and 9 open into associated transverse beads. These longitudinal beads also serve to stiffen the side parts 6, 7 . By arranging the longitudinal beads 11 and 12 at a certain distance from the respective outer edge of the side parts 6 and 7 , the flat edge regions 10 are retained.

Im Bedarfsfall kann die Höhe der Längssicken 11 und 12 entsprechend der Höhe der Quersicken 8 und 9 gewählt werden, so daß der Spalt zwischen den Seitenteilen 6 und 7 und den außenliegenden Rohren 2 verschlossen ist.If necessary, the height of the longitudinal beads 11 and 12 can be selected according to the height of the transverse beads 8 and 9 , so that the gap between the side parts 6 and 7 and the outer tubes 2 is closed.

Claims

1.Heat exchanger, in particular a cooler for a vehicle internal combustion engine, which has a heat exchanger network which is inserted between two tube sheets and consists of parallel spaced tubes and folded lamellae connected to their outer surfaces, on the opposite outer sides of which at a distance from the respective outer tube, one from at least one approximately rectangular sheet metal side part is arranged, both of which are connected at the ends with a tube plate and in the area between the ends by means of intermediate elements with the outer tube of the heat exchanger network, characterized in that the intermediate elements are stamped in the same way in the side parts ( 6 and 7 ) , protruding transverse beads ( 8 and 9 ) are formed from the corresponding surface, the height of which is selected depending on the width of the heat exchanger so that the beads ( 8 and 9 ) the respective outer tubes ( 2 ) of the wash Touch the heat exchanger network ( 1 ).

2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the length of the beads ( 8 and 9 ) is dimensioned such that between its ends and the longitudinal edge of the side parts ( 6 and 7 ) remains as a contact surface flat strip ( 10 ).

3. Heat exchanger according to claim 1 and / or 2, characterized in that the back of the transverse beads ( 8 and 9 ) with the respective outer tube ( 2 ) of the heat exchanger network ( 1 ) are connected by means of soldering, welding or the like.

4. Heat exchanger according to one of claims 1 to 3, characterized in that the side parts ( 6 and 7 ) are additionally provided with at least one longitudinal bead extending in the longitudinal direction, which are pronounced on the same side as the cross beads ( 8 and 9 ).

5. Heat exchanger according to claim 4, characterized in that the longitudinal bead has a lower height than the transverse beads ( 8 and 9 ).

6. Heat exchanger according to claim 4 and / or 5, characterized in that the longitudinal bead is formed by a sequence of bead sections ( 11 and 12 ) opening into the transverse beads ( 8 and 9 ).