DE4106297C2

DE4106297C2 - Cross flow cooler, in particular water / air cooler for internal combustion engines

Info

Publication number: DE4106297C2
Application number: DE19914106297
Authority: DE
Inventors: Juergen Dipl Ing Wolf; Fritz Dipl Ing Glock
Original assignee: Behr GmbH and Co KG; Mahle Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 1991-02-28
Filing date: 1991-02-28
Publication date: 1994-09-29
Anticipated expiration: 2011-03-01
Also published as: DE4106297A1; ES2051205A2; FR2673445B1; FR2673445A1; ES2051205R; ES2051205B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Querstromkühler, insbesondere Wasser/Luft-Kühler für Brennkraftmaschinen, mit einem Rippen- Rohr-Block, der zwischen zwei Wasserkästen angeordnet ist, wobei der abflußseitige Wasserkasten einteilig mit einem Expansionsbehälter aus Kunststoff hergestellt ist, mit einer ersten Verbindungsleitung, die etwa an der höchsten Stelle des abflußseitigen Wasserkastens beginnt und im Bodenbereich des Expansionsbehälters mündet und mit einer zweiten Verbindungs leitung, die einen Abflußstutzen des abflußseitigen Wasser kastens mit dem Bodenbereich des Expansionsbehälters verbindet.The invention relates to a crossflow cooler, in particular Water / air cooler for internal combustion engines, with a finned Pipe block which is arranged between two water boxes the drain-side water tank in one piece with a Expansion tank is made of plastic, with a first connecting line, which is approximately at the highest point of the drain-side water box begins and in the bottom area of the Expansion tank opens and with a second connection Pipe that has a drain connection of the drain-side water box connects to the bottom of the expansion tank.

Bei im Stand der Technik bekannten Querstromkühlern dieser Art wird der abflußseitige Wasserkasten mit dem integrierten Expansionsbehälter als Kunststoffspritzteil hergestellt. Die Verbindungsleitung, die den Bodenbereich des Expansionsbehäl ters mit dem Abflußstutzen verbindet, ist hierbei in der Außen wandung des Wasserkastens integriert ausgeführt. Bei der Her stellung eines derartigen Kunststoffspritzteiles können ins besondere bei abgenutztem Werkzeug Probleme auftreten, wenn als Folge der sich gegenüberliegend angeordneten Werkzeugelemente, die mit ihren Stirnseiten nicht vollständig aneinanderstoßen, nach dem Spritzvorgang unerwünschte Querschnittsverengungen oder Querschnittsunterbrechungen in der Verbindungsleitung auf treten. Um die Funktion der Verbindungsleitung zu gewähr leisten, müssen bei dem bekannten Querstromkühler ggf. der artige unerwünschte Zwischenwände, die auch als Schwimmhäute bezeichnet werden, in einem weiteren Arbeitsgang entfernt werden.In cross-flow coolers of this type known in the prior art the drain-side water tank with the integrated Expansion tank made as a molded plastic part. The Connection line connecting the bottom area of the expansion tank ters connects to the drain pipe, is in the outside wall of the water tank is integrated. At the Her position of such a plastic injection molded part can problems with worn tools, in particular, when as Consequence of the oppositely arranged tool elements, that do not completely meet with their end faces, undesirable narrowing of the cross-section after the spraying process or cross-sectional breaks in the connecting line to step. To ensure the function of the connecting line perform, may have the known cross-flow cooler like unwanted partitions, also known as webbeds be removed in a further operation become.

Aus der EP-A 03 74 038 ist ein Querstromkühler bekannt, bei dem der Expansionsbehälter getrennt vom abflußseitigen Wasserkasten ausgeführt ist. Der Bodenbereich des Expansionsbehälters steht über eine Verbindungsleitung mit der Abflußleitung des Quer stromkühlers in Verbindung.A cross-flow cooler is known from EP-A 03 74 038, in which the expansion tank is separate from the drain-side water tank is executed. The bottom area of the expansion tank is standing via a connecting line to the drain line of the cross current cooler in connection.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellung eines Querstromkühlers der eingangs genannten Art zu vereinfachen.The invention has for its object the manufacture of a To simplify cross-flow cooler of the type mentioned.

Diese Aufgabe wird bei einem Querstromkühler der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die zweite Verbindungsleitung als eine nachträglich angebrachte Rohrleitung ausgeführt ist, die in eine Öffnung des Expansionsbehälters eingeführt ist und sich bis in den Abflußstutzen erstreckt.This task is carried out in a cross-flow cooler of the type mentioned solved in that the second connecting line as a retrofitted pipeline is executed, which in an opening of the expansion tank is inserted and itself extends into the drain pipe.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung wird erreicht, daß die mit der Herstellung einer im Kunststoffteil integrierten Verbin dungsleitung zwischen dem Expansionsbehälter und dem Abfluß stutzen bei der Herstellung auftretenden Probleme vermieden werden. Weitere Arbeitsgänge, die ggf. bei den bekannten Quer stromkühlern zur Sicherstellung der Funktion der Verbindungs leitung erforderlich sind und die die Herstellung eines der artigen Querstromkühlers komplizierten, sind beim Erfindungs gegenstand nicht erforderlich. Darüber hinaus sind die Werk zeugkosten insbesondere das Spritzwerkzeug und die Prüfmittel zur Herstellung des bei dem neuen Querstromkühler zum Einsatz kommenden Kunststoffteiles geringer.With the arrangement according to the invention it is achieved that with the production of a connector integrated in the plastic part line between the expansion tank and the drain avoids problems encountered during production become. Other operations, if necessary, in the known cross current coolers to ensure the function of the connection are required and which are the manufacture of one of the like cross-flow cooler are complicated with the invention item not required. In addition, the plant tooling costs in particular the injection mold and the test equipment to manufacture the used for the new cross flow cooler coming plastic part lower.

Weiterhin wird mit der beim Erfindungsgegenstand zum Einsatz kommenden Rohrleitung eine erhöhte Differenzdruckbildung zwischen Wasserkasten und Expansionsbehälter erzielt. Dies wird einerseits dadurch erreicht, daß bei der eingesetzten Rohr leitung keine scharfen Kanten und Absätze auftreten, die die Strömung in der Verbindungsleitung zwischen dem Expansions behälter und dem Abflußstutzen behindern können. Zum anderen bewirkt der im Bereich des Abflußstutzens angeordnete End bereich der Rohrleitung eine Erhöhung des Differenzdruckes zwischen dem Expansionsbehälter und dem Wasserkasten. Der in den Abflußstutzen hineinragende Endbereich der Rohrleitung, der im Bereich hoher Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels an geordnet ist, bringt eine Ejektorwirkung mit sich. Der hier durch bewirkte Druckabfall führt gleichzeitig zu einer geringe ren Gesamtbelastung des Querstromkühlers.Furthermore, is used with the subject of the invention coming pipeline increased differential pressure achieved between water tank and expansion tank. this will achieved on the one hand that in the tube used no sharp edges and shoulders appear on the line Flow in the connecting pipe between the expansion container and the drain pipe can hinder. On the other hand causes the end arranged in the area of the drainage nozzle area of the pipeline an increase in the differential pressure between the expansion tank and the water tank. The in the end area of the pipeline protruding, the in the area of high flow rate of the coolant ordered, has an ejector effect. This one caused by pressure drop leads to a low one total load of the cross flow cooler.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß eine im Abflußstutzen angeordnete Austrittsöffnung der Rohr leitung im Bereich maximaler Strömungsgeschwindigkeit des Kühl wassers angeordnet ist. Mit dieser Anordnung wird erreicht, daß die Ejektorwirkung oder der Wasserstrahlpumpeneffekt besonders groß ist. Durch diese Maßnahme kann der Differenzdruck zwischen Expansionsbehälter und Wasserkasten maximiert werden.In a further embodiment of the invention it is provided that an outlet opening of the pipe arranged in the drain connection pipe in the area of maximum flow speed of the cooling water is arranged. With this arrangement it is achieved that the ejector effect or the water jet pump effect especially is great. With this measure, the differential pressure between Expansion tanks and water tanks can be maximized.

Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Austrittsöffnung der Rohrleitung etwa in der Mitte des Querschnitts des Abfluß stutzens angeordnet ist. In diesem Bereich des Abflußstutzens wird eine maximale Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels ange troffen. Die in diesem Bereich angeordnete Austrittsöffnung der Rohrleitung erzeugt somit einen maximalen Differenzdruck zwischen dem Expansionsbehälter und dem Wasserkasten.It is particularly advantageous here if the outlet opening the pipe approximately in the middle of the cross-section of the drain is arranged. In this area of the drain pipe a maximum flow rate of the coolant is indicated hit. The outlet opening of the Pipeline thus generates a maximum differential pressure between the expansion tank and the water tank.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung verläuft die Rohrleitung innerhalb des Wasserkastens.In a further advantageous embodiment, the Pipeline inside the water tank.

Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, daß an dem Wasser kasten wenigstens eine Befestigungsaufnahme für die erste Ver bindungsleitung angeformt ist. Beispielsweise kann die Befesti gung der Rohrleitung mittels klipsartiger Aufnahmen erfolgen, die an dem den Wasserkasten und den Expansionsbehälter bilden den Kunststoffteil angeformt sind.Furthermore, it can advantageously be provided that on the water box at least one mounting bracket for the first Ver binding line is molded. For example, the fastener the pipeline is made using clip-like receptacles, which form the water tank and the expansion tank the plastic part are molded.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist die Rohrleitung in eine Trennwand zwischen Wasserkasten und Expansionsbehälter eingeführt. Mit dieser Anordnung werden Probleme, die ggf. durch eine Leckage im Bereich der Einführöffnung der Rohr leitung in den Expansionsbehältern entstehen können, vermieden. Sollte bei dieser Anordnung im Bereich der Einführöffnung der Rohrleitung in den Expansionsbehälter ein Leck auftreten, so tritt das Kühlmittel in den Innenraum des Wasserkastens ein und dringt nicht nach außen.In a development of the invention, the pipeline is in a partition between the water tank and expansion tank introduced. With this arrangement, problems that may due to a leak in the area of the insertion opening of the pipe pipe in the expansion tanks can be avoided. With this arrangement, should the Pipeline leak in the expansion tank occur so the coolant enters the interior of the water tank and does not penetrate to the outside.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorteilhaft vor gesehen sein, daß die Rohrleitung aus einem korrosionsbestän digen Metall besteht. Die Rohrleitung kann beispielsweise aus Aluminium hergestellt sein.In a further embodiment of the invention can be advantageous be seen that the pipeline is made of a corrosion-resistant the metal. The pipeline can, for example Be made of aluminum.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand einer Zeichnung beschrieben, die eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Querstromkühlers zeigt.An embodiment of the invention is shown below described a drawing that a schematic view of an inventive Cross flow cooler shows.

Der in der Zeichnung dargestellte Querstromkühler (10) wird als Wasser/Luft-Kühler an einem Kraftfahrzeug eingesetzt. Der Quer stromkühler (10) besitzt einen Rippen-Rohr-Block (11), der aus in der Zeichnung nicht dargestellten Flachrohren und zwischen liegend angeordneten Rippenelementen aufgebaut ist. Ebenfalls geht aus der Darstellung des Querstromkühlers (10) nicht hervor, daß der Rippen-Rohr-Block (11) von gegenüberliegend angeordneten Rohrböden eingefaßt ist. The cross-flow cooler ( 10 ) shown in the drawing is used as a water / air cooler on a motor vehicle. The cross flow cooler ( 10 ) has a fin-tube block ( 11 ), which is constructed from flat tubes, not shown in the drawing, and between rib elements arranged horizontally. Likewise, it is not apparent from the representation of the cross-flow cooler ( 10 ) that the fin-tube block ( 11 ) is surrounded by tube sheets arranged opposite one another.

Bei dem Querstromkühler (10) sind die Flachrohre horizontal angeordnet. Die Endbereiche der Flachrohre sind in den Rohr böden des Querstromkühlers (10) gehalten und gegenüber diesen abgedichtet. Den Rohrböden des Querstromkühlers (10) ist je weils ein Wasserkasten (12, 13) zugeordnet. Der dem Zulauf des Kühlmittels zugeordnete Wasserkasten (12) besitzt einen Zulauf stutzen (14). In diesen tritt das Kühlmittel in den Querstrom kühler (10) ein und verläßt diesen an dem Abflußstutzen (15), der an dem gegenüberliegend angeordneten Wasserkasten (13) aus gebildet ist.The flat tubes of the cross-flow cooler ( 10 ) are arranged horizontally. The end regions of the flat tubes are held in the tube bottoms of the cross-flow cooler ( 10 ) and sealed against them. The tube sheets of the cross flow cooler ( 10 ) are each assigned a water tank ( 12 , 13 ). The assigned to the inlet of the coolant water tank ( 12 ) has an inlet nozzle ( 14 ). In this, the coolant enters the cross-flow cooler ( 10 ) and leaves it at the drain port ( 15 ), which is formed on the opposite water tank ( 13 ).

Die Wasserkasten (12, 13) des Querstromkühlers (10) sind beide als Kunststoffspritzteil ausgeführt. Der abflußseitig angeord nete Wasserkasten (13) ist hierbei einteilig mit einem Expan sionsbehälter (16) ausgebildet. Der Expansionsbehälter (16) ist über eine Verbindungsleitung (17) mit dem Wasserkasten (13) verbunden. Die Verbindungsleitung (17) verläuft im Innern des Wasserkastens (13). Die Befestigung der Verbindungsleitung (17) erfolgt mittels klipsartiger Aufnahmen (26, 27), die an dem Wasserkasten (13) angeformt sind. Der Endbereich (18) der aus Aluminium hergestellten Verbindungsleitung (17) ist in einem Bereich des Wasserkastens (13) angeordnet, der dem Abfluß stutzen (15) gegenüberliegt. Die Öffnung (28) der Verbindungs leitung (17) liegt etwa an der höchsten Stelle des abfluß seitigen Wasserkastens (13). Hierbei ist der Öffnungsquer schnitt der Öffnung (28) schräg verlaufend angeordnet. Die Ver bindungsleitung (17) gewährleistet eine Entlüftung des Wasser kastens (13). Die Verbindungsleitung (17) durchstößt im Boden bereich (16′) des Expansionsbehälters (16) die gemeinsame Trennwand (20) zwischen Wasserkasten (13) und dem Expansions behälter (16), wobei die Öffnung (19) der Verbindungsleitung (17) im Bodenbereich (16′) des Expansionsbehälters (16) mündet.The water tank ( 12 , 13 ) of the cross flow cooler ( 10 ) are both designed as plastic injection parts. The outflow-side angeord designated water tank ( 13 ) is integrally formed with an expansion tank ( 16 ). The expansion tank ( 16 ) is connected to the water tank ( 13 ) via a connecting line ( 17 ). The connecting line ( 17 ) runs inside the water tank ( 13 ). The connecting line ( 17 ) is fastened by means of clip-like receptacles ( 26 , 27 ) which are molded onto the water tank ( 13 ). The end region ( 18 ) of the connecting line ( 17 ) made of aluminum is arranged in an area of the water tank ( 13 ) which is opposite the drain ( 15 ). The opening ( 28 ) of the connecting line ( 17 ) lies approximately at the highest point of the drain-side water tank ( 13 ). Here, the opening cross section of the opening ( 28 ) is arranged obliquely. The Ver connection line ( 17 ) ensures ventilation of the water tank ( 13 ). The connecting line ( 17 ) penetrates in the bottom area ( 16 ') of the expansion tank ( 16 ), the common partition ( 20 ) between the water tank ( 13 ) and the expansion tank ( 16 ), the opening ( 19 ) of the connecting line ( 17 ) in the bottom area ( 16 ') of the expansion tank ( 16 ) opens.

Der Expansionsbehälter (16), der sich etwa über 3/4 der Höhe des Wasserkastens (13) erstreckt und über diesen etwa hinaus ragt, besitzt einen Deckelbereich (21), der mit nicht näher dargestellten Entlüftungsmitteln versehen ist. Im Deckelbereich (21) des Expansionsbehälters (16) erfolgt gleichzeitig auch die Einfüllung des Kühlmittels.The expansion tank ( 16 ), which extends about 3/4 of the height of the water tank ( 13 ) and protrudes beyond it, has a lid area ( 21 ) which is provided with ventilation means, not shown. In the lid area ( 21 ) of the expansion tank ( 16 ), the coolant is also filled at the same time.

Der Bodenbereich (16′) des Expansionsbehälters (16) ist mit dem Abflußstutzen (15) des Wasserkastens (13) über eine Rohrleitung (22) verbunden, die aus Aluminiumrohr hergestellt ist und innerhalb des Wasserkastens (13) verläuft. Die Eintrittsöffnung (24) der Rohrleitung (22) liegt im Bodenbereich (16′) des Expansionsbehälters (16). Im Bodenbereich (16′) des Expansions behälters (16) durchstößt die Rohrleitung (22) die Trennwand (20) zwischen Expansionsbehälter (16) und dem Wasserkasten (13). Somit können ggf. im Bereich der Öffnung (25) in der Trennwand (20) auftretende Leckagen zu keinem Kühlwasserverlust führen. Die Rohrleitung (22) ist mittels klipsartiger Aufnahmen (29, 30), die an dem Wasserkasten (13) angeformt sind, im Innern des Wasserkasten (13) gehalten. Der Endbereich (22′) der Rohrleitung (22) verläuft der Krümmung des Abflußstutzens (15) angepaßt koaxial zur Mittelachse des Abflußstutzens (15). Die Austrittsöffnung (23) der Rohrleitung (22) ist etwa in der Mitte des Querschnitts des Abflußstutzens (17) angeordnet.The bottom region ( 16 ') of the expansion tank ( 16 ) is connected to the drain connector ( 15 ) of the water tank ( 13 ) via a pipe ( 22 ) which is made of aluminum tube and runs inside the water tank ( 13 ). The inlet opening ( 24 ) of the pipeline ( 22 ) is in the bottom area ( 16 ') of the expansion tank ( 16 ). In the bottom region ( 16 ') of the expansion tank ( 16 ), the pipeline ( 22 ) penetrates the partition ( 20 ) between the expansion tank ( 16 ) and the water tank ( 13 ). Leakages occurring in the area of the opening ( 25 ) in the partition ( 20 ) can therefore not lead to any loss of cooling water. The pipeline ( 22 ) is held in the interior of the water tank ( 13 ) by means of clip-like receptacles ( 29 , 30 ) which are molded onto the water tank ( 13 ). The end region ( 22 ') of the pipeline ( 22 ) is adapted to the curvature of the drain connector ( 15 ) coaxially with the central axis of the drain connector ( 15 ). The outlet opening ( 23 ) of the pipeline ( 22 ) is arranged approximately in the middle of the cross section of the drain connection ( 17 ).

Das den Wasserkasten (13) und den Expansionsbehälter (16) um fassende Kunststoffteil wird in einem Spritzverfahren herge stellt. Anschließend werden die vorgefertigte Verbindungs leitung (17) und die Rohrleitung (22) an dem Kunststoffteil montiert.The water box ( 13 ) and the expansion tank ( 16 ) encompassing plastic part is produced in a spraying process. Then the prefabricated connecting line ( 17 ) and the pipe ( 22 ) are mounted on the plastic part.

Die Rohrleitung (22) gewährleistet einen hohen Differenzdruck zwischen dem Wasserkasten (13) und dem Expansionsbehälter (16). Die Differenzdruckbildung ist im besonders guten Maße gewähr leistet, da die Rohrleitung (22) keine scharfen Kanten und Übergänge aufweist, wodurch eine ungehinderte Strömung in der Rohrleitung (22) erreicht wird. Darüber hinaus gewährleistet die Anordnung der Austrittsöffnung (23) der Rohrleitung (22) im Bereich maximaler Strömung im Abflußstutzen (15) einen beson ders hohen Differenzdruck zwischen Wasserkasten (13) und dem Expansionsbehälter (16), da die mit dem Endbereich (22′) in den Abflußstutzen (15) eingeführte Rohrleitung (22) eine Ejektor wirkung mit sich bringt. Der hierdurch bewirkt Druckabfall führt gleichzeitig zu einer geringeren Gesamtbelastung des Querstromkühlers (10).The pipeline ( 22 ) ensures a high differential pressure between the water tank ( 13 ) and the expansion tank ( 16 ). The formation of differential pressure is guaranteed to a particularly good degree, since the pipeline ( 22 ) has no sharp edges and transitions, as a result of which an unimpeded flow in the pipeline ( 22 ) is achieved. In addition, the arrangement of the outlet opening ( 23 ) of the pipeline ( 22 ) in the area of maximum flow in the discharge nozzle ( 15 ) ensures a particularly high differential pressure between the water tank ( 13 ) and the expansion tank ( 16 ), since the end area ( 22 ') in the drain pipe ( 15 ) introduced pipe ( 22 ) brings an ejector effect with it. The resulting drop in pressure also leads to a lower total load on the cross-flow cooler ( 10 ).

Claims

1. cross-flow cooler, in particular water / air cooler for internal combustion engines, with a fin-tube block ( 11 ) which is arranged between two water tanks ( 12 , 13 ), the drain-side water tank ( 13 ) in one piece with an expansion tank ( 16 ) is made of plastic, with a first connecting line ( 17 ), which begins approximately at the highest point of the drain-side water tank ( 13 ) and opens into the bottom region ( 16 ') of the expansion tank ( 16 ) and with a second connecting line ( 22 ) a drain connector ( 15 ) of the river-side water tank ( 13 ) connects to the bottom region ( 16 ') of the expansion tank ( 16 ), characterized in that the second connecting line ( 22 ) is designed as a pipeline which is subsequently brought into an opening ( 25 ) of the expansion tank ( 16 ) is inserted and extends into the drain pipe ( 15 ).

2. Cross-flow cooler according to claim 1, characterized in that an outlet opening ( 23 ) arranged in the discharge nozzle ( 15 ) ( 23 ) of the pipeline ( 22 ) is arranged in the region of maximum flow speed of the cooling water.

3. cross-flow cooler according to claim 2, characterized in that the outlet opening ( 23 ) of the pipeline ( 22 ) is arranged approximately in the middle of the cross section of the drain connector ( 15 ).

4. cross-flow cooler according to one or more of the preceding claims, characterized in that the pipeline ( 22 ) runs inside the drain-side water tank ( 13 ).

5. cross-flow cooler according to one or more of the preceding claims, characterized in that on the water box ( 13 ) mounting receptacles ( 26 , 27 , 29 , 30 ) for the connecting line ( 17 , 22 ) are integrally formed.

6. Cross-flow cooler according to one or more of the preceding claims, characterized in that the pipeline ( 22 ) is inserted into a partition ( 20 ) between the water tank ( 13 ) and expansion tank ( 10 ).

7. cross-flow cooler according to one or more of the preceding claims, characterized in that the pipeline ( 22 ) is made of a corrosion-resistant metal.