DE3734523A1 - Ladeluftkuehler - Google Patents
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- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
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- F28F9/02—Header boxes; End plates
- F28F9/0219—Arrangements for sealing end plates into casing or header box; Header box sub-elements
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- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
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- F28F9/02—Header boxes; End plates
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- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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- F28D2021/0082—Charged air coolers
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- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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Description
Die Erfindung betrifft einen Ladeluftkühler mit den Merkmalen
des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.
Wärmetauscher mit einem sogenannten Schieberohrboden sind
bekannt (DE-OS 27 01 437). Sie werden dann eingesetzt, wenn
aufgrund der durch die auftretenden Temperaturen zu erwartenden
Längendehnungen des Materiales zu große Spannungen zwischen dem
durch die Seitenteile und den Wasserkästen gebildeten Rahmen
und dem Rohrbündel auftreten. Diese Wärmedehnungen, die insbe
sondere an den Ecken von befestigten Rohrböden auftreten,
können bei Lösungen mit Schieberohrböden vermieden werden. Ein
gewisser Nachteil solcher Bauarten ist stets darin zu sehen,
daß auch eine Abdichtung der Schieberohrböden gegenüber den zu
geordneten Wasserkästen vorgesehen sein muß, die immer Probleme
aufwirft.
Es ist auch ein Ladeluftkühler der eingangs genannten Art be
kannt geworden (EP-PS 80 742), bei dem das Prinzip der Schiebe
rohrböden verwirklicht ist. Bei diesen Bauarten sind jedoch
stets zwei Rohrbündel vorgesehen, von denen eines mit Kalt
wasser und das andere mit Heißwasser durchströmt wird, um ver
schiedenen Betriebszuständen des zugeordneten Motors gerecht
werden zu können. Bei dieser Bauart wird jeweils der Rohrboden
eines Rohrbündels gleichzeitig als Führungsrahmen für den ver
schiebbaren Rohrboden des anderen Rohrbündels verwendet. Das
geschieht dadurch, daß jeder der beiden festen Rohrböden Ab
messungen aufweist, die denen beider Rohrbündel entsprechen und
daß eine Ausnehmung in jedem Rohrboden für den verschiebbaren
Rohrboden des anderen Rohrbündels in jedem festen Rohrboden
vorgesehen wird. Es entstehen dadurch Führungsrahmen für die
verschiebbaren Rohrböden, die, wie bei den anderen be
kannten Wärmetauschern mit Dichtungen versehen werden und in
dem Führungsrahmen in Richtung der Rohrachsen verschiebbar
gehalten sind.
Ein Nachteil auch solcher Ladeluftkühler besteht, wie auch bei
den vorher erwähnten Wärmetauschern, darin, daß sich im Betrieb
sowohl bedingt durch Wärmedehnungen, als auch bedingt durch die
durch den Ladedruck auftretenden Kräfte, der als Führungsrahmen
dienende Teil des festen Rohrbodens verziehen kann, so daß die
Abdichtung des verschiebbaren Rohrbodens nicht mehr gewähr
leistet ist. Ein solches Ausbauchen unter den Ladedruckkräften
ist insbesondere an den Stellen zu erwarten, wo der Führungs
rahmen über längere Entfernungen hinweg nicht mit anderen Bau
teilen in Verbindung steht und daher auch nicht abgestützt
werden kann. Eine entsprechend steifere Ausführung des Füh
rungsrahmens führt zu einem größeren Bauaufwand und zu Erhöhung
des Raumbedarfes und des Gewichtes.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ladeluftkühler
der eingangs genannten Art so auszubilden, daß ohne zusätz
lichen Raumbedarf eine Versteifung des Führungsrahmens min
destens in den Bereichen erreicht wird, in denen im Betrieb ein
Ausbauchen zu erwarten ist, das zu einem Undichtwerden der Füh
rung zwischen verschiebbarem Rohrboden und Führungsrahmen
führen kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe werden bei einem Ladeluftkühler der
eingangs genannten Art die kennzeichnenden Merkmale des Patent
anspruches 1 vorgesehen. Durch diese Maßnahme übernimmt der
Schieberohrboden selbst, der mit seinem zugeordneten Wasser
kasten zu einer festen Baueinheit integriert ist, die Aufgabe
der Abstützung des Führungsrahmens. Der Wasserkasten nämlich
kann durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung als eine Art Zug
anker in den Bereichen des Führungsrahmens wirken, die durch
die im Betrieb auftretenden Kräfte besonders der Gefahr einer
Verformung unterliegen. Durch die erfindungsgemäße Ausgestal
tung kann ohne zusätzlichen Raumbedarf die dichte Führung des
Schieberohrbodens im Führungsrahmen gewährleistet sein. Ein
unerwünschtes Entweichen von Ladeluft wird dadurch verhindert.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter
ansprüchen gekennzeichnet. Die Merkmale der Ansprüche 2, 3 und
4 bringen dabei den Vorteil mit sich, daß die gewünschte Ab
stützung des Führungsrahmens durch einfache konstruktive
Lösungen erreicht wird, die keine Umgestaltung des Aufbaues
sonst verwendeter Wasserkästen notwendig macht. Die Merkmale
des Anspruches 5 erlauben eine steife Anordnung der Abstütz
stege. Die Merkmale der Ansprüche 6 bis 9 tragen dazu bei, die
leichte Verschiebbarkeit zwischen Wasserkasten und Führungs
rahmen auch beim Auftreten hoher Kräfte zu gewährleisten und
die Merkmale des Anspruches 10 schließlich stellen eine ein
fache konstruktive Lösung für die Anordnung der klauenartigen
Stege dar, die durch eine Verbreiterung des ohnehin notwendigen
Verbindungsflansches zwischen Rohrboden und Wasserkasten ent
steht.
In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbei
spieles dargestellt, die im folgenden erläutert wird. Es
zeigen:
Fig. 1 eine schematische Frontansicht eines erfindungs
gemäß aufgebauten Ladeluftkühlers,
Fig. 2 die Seitenansicht des Ladeluftkühlers der Fig. 1 in
Richtung des Pfeiles II der Fig. 1,
Fig. 3 die Draufsicht auf den Ladeluftkühler der Fig. 1,
Fig. 4 die Ansicht des Ladeluftkühlers der Fig. 1 von
unten,
Fig. 5 den Schnitt durch den erfindungsgemäßen Ladeluft
kühler längs der Linie V-V in Fig. 2 in vergrößerter
Darstellung und
Fig. 6 den Schnitt durch den erfindungsgemäßen Ladeluft
kühler längs der Linie VI-VI in Fig. 4, ebenfalls in
vergrößertem Maßstab.
In den Fig. 1 bis 4 ist ein Ladeluftkühler gezeigt, dessen
Wärmetauscheinheit aus einem Rippenrohrblock (1) oder nur aus
einem Rohrblock besteht, dessen Rohre längs den Rohrachsen (2′)
verlaufen. Die Rohre sind in den Fig. 5 und 6 im einzelnen
gezeigt, in der Fig. 1 jedoch nur mit ihren Rohrachsen (2′)
angedeutet. Die Rohre sitzen mit ihren beiden Enden jeweils in
Rohrböden (3 bzw. 4) und sind in den Rohrböden in bekannter
Weise fest und dicht gehalten. Dem Rohrboden (3) ist dabei ein
Wasserkasten (5) zugeordnet, der fest mit dem Rohrboden (3)
verbunden ist, welcher seinerseits mit einem umlaufenden
Flanschteil (15) fest mit den oberen Enden (7 a, 8 a) und je
einem Seitenteil (7 bzw. 8) verschraubt ist. Der Rohrboden (3)
mit dem Wasserkasten (5) und den beiden Seitenteilen bildet
daher einen nach unten offenen U-förmigen Rahmen, der unten
durch einen Führungsrahmen (9) zusammengehalten wird, welcher
fest mit den unteren Enden (7 b, 8 b) der Seitenteile (7 und 8)
verschraubt ist, an seinen beiden gegenüberliegenden Längs
seiten (9′) aber nicht an anderen Teilen des Ladeluftkühlers
befestigt ist.
Der Wasserkasten (5) wird, wie aus Fig. 2 erkennbar ist, in
Richtung des Pfeiles (16) mit Wasser beaufschlagt, das dann
durch entsprechende Umlenkkammern im Wasserkasten (5) zunächst
in einem ersten Zug von Rohren durch den Rohrblock (1) nach
unten geführt wird, mit einer entsprechenden Kammer des unteren
Wasserkastens (6) im Sinn der Pfeile (17) umgelenkt wird, nach
oben läuft, eine erneute Umlenkung im Wasserkasten (5) im Sinne
der Pfeile (18) erfährt, zurück zum unteren Wasserkasten (6)
geführt wird, um dann wieder im Sinn des Pfeiles (19) nach oben
umgelenkt zu werden und dann in Richtung des Pfeiles (20) aus
dem oberen Wasserkasten (5) auszutreten. Die Ladeluft wird in
Richtung des Pfeiles (21) zugeführt. Sie könnte auch aus der
entgegengesetzten Richtung zugeführt werden, wenn dies ge
wünscht sein sollte. Natürlich wäre es auch möglich, den Abfluß
des Kühlwassers am unteren Wasserkasten (6) vorzusehen. Die
gezeigte Bauart erlaubt es aber, die Wasseranschlüsse auf ein
und derselben Seite vorzunehmen. Dies hat, wie noch erläutert
werden wird, bei der gezeigten Ausführungsform den Vorteil, daß
keine flexible Wasserzuführung zur Einlauföffnung (22) notwen
dig ist.
Aus den Fig. 1 und 4, insbesondere aus den Fig. 5 und 6 ist zu
erkennen, daß der untere Rohrboden (4) des Rippenrohrblockes
(1) oder des Rohrbündels beweglich innerhalb des Rahmens (9)
geführt ist. Der Rohrboden (4) bildet daher einen Schiebeboden.
Er ist mit einer umlaufenden Dichtung (23) versehen, die sich
dicht an die innere Führungsfläche (24) des Führungsrahmens (9)
anlegt. Der Führungsrahmen (9) und der Rohrboden (4) sind in
ihren Abmessungen so gewählt, daß eine bei den auftretenden
Betriebsverhältnissen dichte Führung erreicht wird. Diese Aus
gestaltung weist den Vorteil auf - wie bei allen Schiebeböden -
daß sich unterschiedliche Wärmedehnungen zwischen den Seiten
teilen (7 und 8) und den Rohren (2) nicht dahingehend auswirken
können, daß an den Ecken zwischen den Rohrböden (3 und 4) und
den Seitenteilen (7) wegen der unterschiedlichen Wärmedehnungen
zu große Dehnungskräfte auftreten, die zu einer Zerstörung der
dichten Verbindung zwischen Rohren und Rohrböden führen können.
Der Rohrboden (4) kann sich bei einer Dehnung der Rohre (2)
entsprechend im Führungsrahmen (9) verschieben.
Bei der gezeigten Ausführungsform ist der verschiebbare Rohr
boden (4) fest mit seinem zugeordneten Wasserkasten (6) ver
schraubt. Dies kann in an sich bekannter Weise durch die An
ordnung von Schrauben (25) geschehen, die umlaufend am Flansch
(14) des Wasserkastens (6) verteilt angeordnet sind. Fig. 5
zeigt, daß der Führungsrahmen (9) mit Hilfe von Schrauben (26)
jeweils mit den Seitenteilen (7 bzw. 8) verschraubt ist. Fig. 6
läßt erkennen, daß eine solche Verschraubung im Bereich der
Längsseiten (9′) des Führungsrahmens (9) nicht vorgesehen ist.
Um in diesem Bereich, der verhältnismäßig große Abmessungen hat
und daher beim Auftreten von Kräften, die zum Beispiel durch
den Ladedruck der Luft bewirkt werden, ein Verbiegen des Füh
rungsrahmens zu vermeiden, dient die besondere Ausgestaltung
des Wasserkastens (6).
Die Fig. 1, 4 und 6 zeigen, daß jeweils im Bereich der Längs
seiten (9′) am Wasserkasten (6) seitliche Stege (10) angeordnet
sind, die beim Ausführungsbeispiel durch eine seitliche Ver
längerung des Flansches (14) entstanden sind, der mit einer
gerade verlaufenden Nut (13) in dem Bereich der außen liegenden
Stege (10) und den innen liegenden Bereich des Befestigungs
flansches (14) unterteilt ist. Zur Erzielung der notwendigen
Stabilität sind die Stege (10) durch parallel verlaufende Ver
stärkungsrippen (12) gegenüber dem Mittelteil des Wasserkastens
(6) abgestützt. Beim Ausführungsbeispiel ist der Wasserkasten
einteilig aus Bronze gegossen.
Die Stege (10) übergreifen außen den oberen Rand des Führungs
rahmens (9) im Bereich seiner Längsseiten (9′). In diesem
Bereich ist der Führungsrahmen (9) jeweils mit einer gerade
verlaufenden Aussparung (11) versehen, die eine Tasche bildet,
in welche je ein Steg (10) hereingreift. Dabei ist darauf
geachtet, daß die Innenkanten der Stege (10) eine Führungskante
(10 a) für die korrespondierend gerade verlaufende Anlagekante
(11 a) der Ausnehmung (11) bilden. Als Material für den
Führungsrahmen (9) wird Stahl gewählt, so daß sich eine gute
Materialpaarung ergibt, die einen Gleit- und Schiebesitz bilden
kann.
Wie ohne weiteres aus den Fig. 1, 4 und 6 deutlich wird, über
nimmt bei dieser Ausführungsform der Wasserkasten (6) die
Funktion einer Art Zuganker für den Führungsrahmen (9) in den
Bereichen der Längsseiten (9′), in denen der Führungsrahmen
sonst keine Abstützung erfährt. Der Führungsrahmen braucht bei
der gezeigten Ausführung daher in diesem Bereich (im Bereich
seiner Längsseiten (9′) nicht besonders verstärkt ausgebildet
zu werden, um die auftretenden Kräfte aufnehmen zu können.
Diese Funktion wird von dem verschiebbar gegenüber dem Füh
rungsrahmen (9) gehaltenen Wasserkasten (6) übernommen. Mit der
neuen Ausgestaltung kann daher ohne zusätzlichen Raumbedarf die
Gewähr für eine dichte Führung des Rohrbodens (4) im Ladeluft
kühler gegeben werden.
Claims (10)
1. Ladeluftkühler mit einem Rippenrohrblock (1) dessen
Rohre (2) mit ihren Enden in Rohrböden (3, 4) festgehalten
sind, mit haubenförmigen Wasserkästen (5, 6), die dicht an die
Rohrböden anschließen und mit Seitenwänden (7, 8), die mit den
Rohrböden mit Wasserkästen (5, 6) eine rahmenförmige Strömungs
führung für die Ladeluft bilden, wobei einer der Rohrböden (3)
fest mit einem Ende (7 a, 8 a) der Seitenteile verbunden ist und
der andere Rohrboden (4) in Richtung der Rohrachsen (2′) ver
schiebbar in einem mit dem anderen Ende (7 b, 8 b) der Seiten
teile (7, 8) verbundenen Führungsrahmen (9) gehalten ist,
dadurch gekennzeichnet, daß der verschiebbare Rohrboden (4)
fest mit dem zugeordneten Wasserkasten (6) verbunden ist und
mit je einem klauenartigen Steg (10) den äußeren Rand des
Führungsrahmens (9) mindestens an seinen beiden, nicht mit den
Seitenteilen (7, 8) verbundenen Längsseiten (9′) übergreift und
an diesen anliegt.
2. Ladeluftkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Stege (10) Führungskanten (10 a) für die gegenüber
liegenden Längsseiten (9′) des Führungsrahmens (9) bilden.
3. Ladeluftkühler nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Führungsrahmen (9) an den gegenüber
liegenden Längsseiten (9′) mit Taschen (11) versehen ist, in
welche die Stege (10) greifen.
4. Ladeluftkühler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Taschen als nach außen offene Ausnehmungen (11) mit
einer innen liegenden geraden Anlagekante (11 a) ausgebildet
sind.
5. Ladeluftkühler nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (10) seitlich vom Wasser
kasten (6) abstehen und mit Verstärkungsrippen (12) gegenüber
diesem gehalten sind.
6. Ladeluftkühler nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Innenkanten der Stege (10) die
Führungskanten (10 a) bilden und mit der Anlagekante (11 a) der
Ausnehmungen (11) einen Gleit- und Schiebesitz bilden.
7. Ladeluftkühler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Stege (10) aus Bronze hergestellt sind.
8. Ladeluftkühler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Stege (10) und der Wasserkasten (6) zusammen einteilig
gegossen sind.
9. Ladeluftkühler nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Führungsrahmen (9) aus Stahl besteht.
10. Ladeluftkühler nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (10) die Außenwand von
Nuten (13) bilden, die auf beiden Längsseiten eines Flansches
(14) des Wasserkastens (6) angeordnet sind, mit dem der Wasser
kasten (6) am Rohrboden (4) verschraubt ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873734523 DE3734523A1 (de) | 1987-10-13 | 1987-10-13 | Ladeluftkuehler |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873734523 DE3734523A1 (de) | 1987-10-13 | 1987-10-13 | Ladeluftkuehler |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3734523A1 true DE3734523A1 (de) | 1989-04-27 |
Family
ID=6338182
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19873734523 Withdrawn DE3734523A1 (de) | 1987-10-13 | 1987-10-13 | Ladeluftkuehler |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3734523A1 (de) |
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1987
- 1987-10-13 DE DE19873734523 patent/DE3734523A1/de not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: BEHR GMBH & CO, 7000 STUTTGART, DE |
|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |