DE4033897A1 - Waermetauscheranordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wärmetauscheranordnung mit einem ersten Wärmetauscher und zumindest einem zweiten Wärmetauscher, insbesondere nach dem Oberbegriff des An­ spruchs 1.

In der nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung DE 40 09 726.9 wird ein Wärmetauscher-Lüftersystem mit mindestens zwei Wärmetauschern beschrieben, die von einem gemeinsamen Lüfter mit Kühlluft beaufschlagt werden. Bei diesem Wärmetauscher-Lüftersystem sind die Wärmetauscher so gestaltet, daß ihre Wirkflächen insgesamt eine in etwa quadratische Projektionsfläche ergeben. Dabei ist ein Wär­ metauscher rechteckig, der andere L-förmig gestaltet.

Dieses Wärmetauscher-Lüftersystem hat den Vorteil, daß auch bei geringem Abstand des Lüfters von der Ebene des Wärmetauschers eine gleichmäßige Beaufschlagung der Wirk­ flächen der Wärmetauscher erreicht wird, da diese von dem Lüfter optimal bestrichen werden. Von Nachteil ist bei dieser Lösung, daß der L-förmige Wärmetauscher eine rela­ tiv teure Sonderausführung darstellt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wärmetau­ scheranordnung zu schaffen, die unter weitgehender Beibe­ haltung der Vorteile der bekannten Lösung deren Ferti­ gungskosten senkt.

Die Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Auf diese Weise werden Wärmetauscherson­ deranfertigungen vermieden und nur Standardwärmetauscher mit rechteckigen Wirkflächen an Stelle eines L-förmigen verwendet. Dadurch werden die Fertigungskosten gesenkt. Gleichzeitig bleibt der Vorteil eines kompakten Wäremtau­ scher-Lüftersystems mit maximaler Kühlwirkung aufgrund der insgesamt quadratischen Form der Wirkflächen der Wärmetau­ scher erhalten.

Eine weitere Kostensenkung wird durch eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung erreicht. Gleiche Endkasten­ rohlinge bedeuten nur eine Gießform und nur ein Rohteil­ lager. Bei der mechanischen Bearbeitung der Endkästen ist abzuwägen zwischen geringstem Bearbeitungs- und Montage­ aufwand sowie kleinster Leckagegefahr einerseits, in dem nur die erforderliche Mindestbearbeitung der verschiedenen Endkästen erfolgt und der völligen Gleichheit aller ferti­ gen Endkästen mit entsprechend vereinfachter Lagerhaltung andererseits, jedoch erhöhtem Bearbeitungs- und Montage­ aufwand sowie erhöhtem Leckagerisiko, da in diesem Falle alle nicht benötigten, jedoch gebohrten, Bohrungen ver­ schlossen werden müssen.

Durch vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung wird er­ reicht, daß die Einzelwärmetauscher bei der Montage in der gewünschten L-Form mit ihren Anschlüssen zusammenpassen. Durch Kombination passend gebohrter Einzelwärmetauscher können erfindungsgemäß entweder ein einziger Wärmetauscher großer Oberfläche für ein Einkreissystem oder aber zwei getrennte Wärmetauscher für ein Zweikreissystem geschaffen werden.

Bei komplett bearbeiteten Endkästen mit sämtlichen vorge­ sehenen Bohrungen werden bei Ein- bzw. Zweikreissystemen die jeweils nicht benötigten Bohrungen durch Stopfen ver­ schlossen.

Erfindungsgemäß können auch zwei Einzelwärmetauscher mit identischen Wirkflächen Verwendung finden. Der Gleichheit der Bauteile steht aber hier die nicht komplette Ausnut­ zung der quadratischen Fläche als Nachteil gegenüber, wo­ bei die nicht genutzte Fläche abgedeckt werden muß.

Desweiteren ist es möglich, zusätzliche Wärmetauscher mit ebenfalls gleichen Endkästen und entsprechend längerer Wirkfläche so anzuordnen, daß die vorhandenen Wärmetau­ scher in L-Form halbseitig eingeschlossen werden, so daß sich wieder eine insgesamt quadratische Form aller Wirk­ flächen ergibt.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der fol­ genden Beschreibung und der Zeichnung, in der Ausführungs­ beispiele der Erfindung schematisch dargestellt sind.

Es zeigen:

Fig. 1 Ansicht der Wirkflächen der Wärmetauscher mit zwei getrennten Einzelwärmetauschern;

Fig. 2 Ansicht der Wirkflächen der Wärmetauscher mit zwei in Strömungsverbindung stehenden Einzelwärmetauschern.

Die erfindungsgemäße Wärmetauscheranordnung besteht aus einem ersten Wärmetauscher 1 und einem zweiten Wärmetau­ scher 2. Der dazugehörige Lüfter ist in den Fig. 1 und 2 durch einen Lüfterkreis 9 angedeutet.

Die Wirkflächen der Wärmetauscher 1, 2 bilden insgesamt in etwa ein Quadrat, dem der Lüfterkreis 9 einbeschrieben ist.

Der erste Wärmetauscher 1, der beispielsweise für die Kühlflüssigkeit einer Brennkraftmaschine verwendet wird, weist eine rechteckige Wirkfläche auf. Der zweite Wärmetauscher 2 besteht aus zwei Einzelwärmetauschern 3, 3a, 3b, 3c, 3d, die in L-Form angeordnet sind und den ersten Wärmetauscher 1 zur Hälfte einfassen und zu einem Quadrat ergänzen. Der zweite Wärmetauscher 2 dient beispielsweise zur Kühlung von Hydrauliköl.

Die Einzelwärmetauscher 3, 3a, 3b, 3c, 3d bestehen aus einer rechteckigen Wirkfläche 10, 10′, die an zwei gegen­ überliegenden Seiten von je zwei Endkästen 4, 4′, 4′′ be­ grenzt wird. Den Wirkflächen 10, 10′ wird die Kühlflüssig­ keit über die Endkästen 4, 4′, 4′′ zu- bzw. abgeführt.

Die Wirkflächen 10, 10′ unterscheiden sich lediglich durch ihre Länge, was fertigungstechnisch keinen Mehraufwand be­ deutet.

Die verschiedenen Endkästen 4, 4′, 4′′ werden durch unter­ schiedliche Bearbeitung aus demselben Rohling hergestellt. Jeder Endkasten 4, 4′, 4′′ weist eine Endwand 7 und zwei Stirnwände 8, 8′ auf, deren Außenflächen sich in den Kan­ ten 6, 6′ schneiden.

Im Bereich der Kante 6 jedes Endkastens 4, 4′, 4′′ ist entweder in der Endwand 7 oder in der Stirnwand 8 eine Bohrung 5 angebracht, die zum Zu- oder Ablauf der Kühl­ flüssigkeit dient. Die Bohrungen 5 haben den gleichen Ab­ stand von der Kante 6 und sind in der Mitte der jeweiligen Endwand 7 bzw. Stirnwand 8 angebracht.

Die Endkästen 4, 4′, 4′′ sind an den Wirkflächen 10, 10, jeweils so angebracht, daß ihre Bohrungen diagonal gegen­ überliegen. Dadurch wird eine gleichmäßige Verteilung der Kühlflüssigkeit auf die Wirkflächen 10, 10′ erreicht.

Die Einzelwärmetauscher 3, 3a, 3b, 3c, 3d berühren sich mit der Endwand 7 und der Stirnwand 8 jeweils eines End­ kastens 4, 4′, 4′′. Sie sind an der Berührungsstelle zu­ sammengeschraubt.

Fig. 1 zeigt einen Wärmetauscher 2, dessen Einzelwärmetau­ scher 3a, 3c zu getrennten Kühlsystemen gehören. Die Ein­ zelwärmetauscher 3a, 3c sind zwar zusammengeschraubt, wei­ sen jedoch getrennte Kühlflüssigkeitszu- und -abläufe auf.

Fig. 2 zeigt einen Wärmetauscher 2, dessen Einzelwärmetau­ scher 3, 3b, 3d über Bohrungen 5 an der Berührungsstelle in Strömungsverbindung stehen und dadurch eine kühltechni­ sche Einheit bilden, die zu einem Einkreiskühlsystem ge­ hört. Die Berührungsflächen sind bearbeitet und im Falle des Einkreiskühlsystems mit einer Dichtung 11 versehen.

Durch Wahl der Länge der Wirkfläche des liegend angeordne­ ten Einzelwärmetauschers kann dessen Kühlleistung den je­ weiligen Anforderungen angepaßt werden. Die in den Fig. 1 und 2 strichpunktiert dargestellte Lösung zeigt zwei Ein­ zelwärmetauscher mit identischen Wirkflächen, während die durchgezogen dargestellte Lösung die größtmögliche Wirk­ fläche aufweist.

Die erfindungsgemäße Wärmetauscheranordnung stellt eine kompakte und flexible Lösung dar, bei der durch Verwendung von möglichst vielen Standard- und Gleichbauteilen niedri­ ge Fertigungskosten erzielt werden.

Claims (9)

1. Wärmetauscheranordnung mit einem ersten, vorzugswei­ se rechtecktigen oder quadratischen Wärmetauscher (1) und zumindest einem zweiten, mit Endkästen versehenen, L-för­ migen Wärmetauscher (2), wobei die Wärmetauscher (1, 2) von einem gemeinsamen Lüfter mit Kühlluft beaufschlagt werden und in einer Ebene lückenlos aneinanderstoßend an­ geordnet sind und wobei Abmessungen und Formgebung dersel­ ben so gewählt sind, daß deren Wirkflächen insgesamt eine in etwa quadratische Projektionsfläche aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Wärmetauscher (2) aus zwei Einzelwärmetauschern (3, 3a, 3b, 3c, 3d) mit rechteckigen Wirkflächen und mit je zwei Endkästen (4, 4′, 4′′) besteht, wobei die Einzelwärmetauscher (3, 3a, 3b, 3c, 3d) zusammen die L-Form bilden.

2. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Endkästen (4, 4′, 4′′) zu­ mindest vor ihrer mechanischen Bearbeitung identisch gleich sind.

3. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 1 oder 2, mit Endkästen (4, 4′, 4′′), die je eine Endwand (7) sowie zwei Stirnwände (8, 8′) aufweisen, wobei sich die Endwände (7) und die Stirnwände (8, 8′) in zwei Kanten (6, 6′) schneiden, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Kante (6) jedes Endkastens (4, 4′, 4′′) in der Endwand (7) und in der Stirnwand (8) Raum für eine Bohrung (5) vorgesehen ist, wobei der senkrechte Abstand der vorgesehenen Bohrungen (5) von der Kante (6) gleich groß ist und diese in der je­ weiligen Fläche mittig angeordnet sind.

4. Wärmetauscheranordnung nach einem der vorangegange­ nen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Endkästen (4, 4′, 4′′) je­ des Einzelwärmetauschers (3, 3a, 3b, 3c, 3d) so angeordnet sind, daß deren der vorgesehenen Bohrungen (5) benachbar­ ten Kanten (6) jeweils diagonal gegenüberliegen.

5. Wärmetauscheranordnung nach einem der vorangegange­ nen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwei Endkästen (4, 4′, 4′′) der Einzelwärmetauscher (3, 3a, 3b, 3c, 3d) berühren, wobei die Einzelwärmetauscher (3, 3a, 3b, 3c, 3d) so ange­ ordnet sind, daß die den vorgesehenen Bohrungen (5) be­ nachbarten Kanten (6) ihrer sich berührenden Endkästen (4, 4′, 4′′) unmittelbar gegenüberliegen.

6. Wärmetauscheranordnung nach einem der vorangegange­ nen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelwärmetauscher (3, 3a, 3b, 3c, 3d) im Berührungsbereich fest miteinander ver­ bunden sind.

7. Wärmetauscheranordnung nach einem der vorangegange­ nen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der den vorgesehe­ nen Bohrungen (5) benachbarten Kanten (6) in der Stirnwand (8) des Endkastens (4′) des Einzelwärmetauschers (3a) und in der Endwand (7) des Endkastens (4) der Einzelwärmetau­ scher (3a, 3c) je eine Bohrung (5) angeordnet ist.

8. Wärmetauscheranordnung nach einem der vorangegange­ nen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der den vorgesehe­ nen Bohrungen (5) benachbarten Kanten (6) in die Endwand (7) des Einzelwärmetauschers (3) und in die Stirnwand (8) des Endkastens (4′) der Einzelwärmetauscher (3b, 3d) je eine Bohrung (5) angeordnet ist, wobei durch die Bohrungen (5) je zwei der Einzelwärmetauscher (3, 3b, 3d) in Strö­ mungsverbindung stehen und der Bereich um diese Bohrungen (5) bearbeitet und abgedichtet ist.

9. Wärmetauscheranordnung nach einem der vorangegange­ nen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkflächen der Einzelwär­ metauscher (3, 3a, 3b) identisch sind.