DE4414979A1

DE4414979A1 - Wärmetauscher

Info

Publication number: DE4414979A1
Application number: DE19944414979
Authority: DE
Inventors: Guenther Schmalzried
Original assignee: Behr Industrieanlagen GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr Industry GmbH and Co KG
Priority date: 1994-04-29
Filing date: 1994-04-29
Publication date: 1995-11-02

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, bestehend aus mehreren, parallel zueinander ausgerichteten und mit Zu- und Abflußöffnungen in den beiden Endbereichen der Seitenflächen ausgestatteten Flachrohren, die von einem ersten Wärmetausch medium durchströmt sind und zwischen sich aus Lamellen aufge baute Rippenleisten aufnehmen, die quer zu den Flachrohren von einem zweiten Wärmetauschmedium insbesondere Luft durchströmt sind.

Wärmetauscher dieser Art sind beispielsweise aus der DE 35 02 619 C2 bekannt. Bei diesen Bauarten werden Flachrohre jeweils durch im Bereich ihrer Zu- und Abflußöffnungen angeordnete Ver bindungsstutzen unmittelbar zu einem Wärmetauschkörper zusam mengelötet. Die Herstellung solcher Wärmetauscher ist wegen der Notwendigkeit, die Rohrenden zu verschließen und beim Zusam menfügen exakt ausgerichtet zu halten, damit die Verbindungs stutzen passend angeordnet werden können, relativ aufwendig. Auch die mechanische Festigkeit solcher Wärmetauscher ist nicht für alle Fälle ausreichend.

Es sind zwar auch schon Bauarten von Wärmetauschern bekanntge worden (DE-OS 37 01 865), bei denen man die Enden der Flach rohre entsprechend aufgeweitet und unmittelbar aneinanderge setzt hat, so daß der Montagevorgang etwas erleichtert wird. Bei solchen Wärmetauschern müssen aber die Rohrenden in ver hältnismäßig aufwendiger Weise aufgeweitet werden, was nicht bei allen Querschnittsformen möglich ist.

Bekannt sind schließlich auch Wärmetauscher, bei denen die Flachrohre in an sich bekannter Weise in Rohrböden von Wasser kästen eingesetzt und verlötet werden (DE-GM 88 01 411). Hier besteht die Schwierigkeit, daß sich die Flachrohre in ihrem Mittenbereich beim Einsetzvorgang zusammenziehen, so daß dort besondere Abstützstege vorgesehen werden. Bei solchen Wärme tauschern gestaltet sich aber das dichte Einsetzen der Rohren den in der Regel aufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher der eingangs genannten Art so auszubilden, daß eine einfache Montage möglich wird, ohne daß die für den Zusammenbau notwen digen Teile zu aufwendig werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Wärmetauscher der ein gangs genannten Art vorgesehen, daß die Flachrohre mindestens an einem ihrer Enden in an ihre Dicke angepaßten Schlitzen eines kammartig ausgebildeten Verbindungsblockes dicht gehalten sind und daß der Verbindungsblock mit einer durch seine Zinken hindurchgehenden und im Bereich der Zu- oder Abflußöffnungen der Flachrohre liegenden Durchgangsbohrung versehen ist.

Durch diese Ausgestaltung bildet der Verbindungsblock, der später die Rohre auch zusammenhält, eine Art Ausrichtlehre für die einzusetzenden Rohre. Die vorzunehmende Verlötung oder Ver klebung der Rohrenden in dem Verbindungsblock läßt sich einfach und sicher durchführen, weil große Verbindungsflächen zwischen Verbindungsblock und Rohrenden zur Verfügung stehen. Die Festigkeit des neuen Wärmetauscher ist wegen der blockartigen Ausbildung an den Rohrenden äußerst hoch.

In Weiterbildung der Erfindung kann der Verbindungsblock in einfacher Weise ein von einem Strangpreßprofil abgetrenntes Teil sein. Damit wird auch die Herstellung des Verbindungs blockes äußerst einfach, ohne daß Einbußen hinsichtlich der Genauigkeit in Kauf genommen werden müssen. Die Breite der Zinken des Verbindungsblockes kann dabei vorteilhaft der Breite der Rippenleisten entsprechen, so daß der kammartig ausgebilde te Verbindungsblock in einfacher Weise auch eine Montagehilfe zum Einsetzen der Rippenleisten bzw. Rippenstreifen bildet, die auf diese Weise sicher zwischen den Flachrohren gehalten wer den.

In Weiterbildung der Erfindung können schließlich die Flach rohre selbst auch aus einem auf Länge geschnittenen strangge preßten Profil bestehen, dessen Dicke jeweils der Breite der Schlitze im Verbindungsblock entspricht. Auch die Flachrohre lassen sich auf diese Weise einfach herstellen und sie können an ihrem offenen Ende vor dem Einsetzen in die Schlitze des Verbindungsblockes mit einem Verschlußprofil versehen werden, wenn der stirnseitige Verschluß nicht unmittelbar von dem je weiligen Schlitzboden des Verbindungsblockes gebildet werden kann.

In Weiterbildung der Erfindung können mehrere Verbindungsblöcke zu einem Wärmetauscherblock neben- und/oder hintereinander ge schaltet sein. Dabei können die Zu- und Abflußöffnungen an den Enden der Flachrohre einen größeren Querschnitt als die Bohrung im Verbindungsblock aufweisen, so daß keine nennenswerten Aus richtschwierigkeiten beim Einsetzen der Flachrohre in den Ver bindungsblock zu erwarten sind. So können die Zu- und Abfluß öffnungen beispielsweise in der Art von Langlöchern mit einer dem Durchmesser der Bohrung im Verbindungsblock angepaßten Breite ausgebildet sein. Die Flachrohre lassen sich dann ohne Schwierigkeit quer zu ihrer Längsrichtung ausrichten.

In Weiterbildung der Erfindung kann schließlich bei mehreren nebeneinandergeschalteten Verbindungsblöcken ein quer zu deren Durchgangsbohrung verlaufender Zu- oder Abflußkanal mit einer Zu- und Abflußöffnung zugeordnet sein, der an der Frontseite der Verbindungsblöcke angebracht ist. Schließlich können alle Strangpreßprofile aus einem Metall bestehen, so daß Verbin dungsblock und Flachrohre, wie vorher angedeutet, dicht und fest miteinander verlötet werden können.

Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand von Ausführungsbei spielen dargestellt und wird im folgenden erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Teilansicht eines neuen Wärmetau schers, in der Richtung der Anströmung durch ein Wärmetauschmedium gesehen,

Fig. 2a eine schematische Darstellung der Einzelteile des Wärmetauschers der Fig. 1 in einer Ansicht gemäß Fig. 1,

Fig. 2b die Ansicht der Einzelteile der Fig. 2a in Richtung des Pfeiles IIb der Fig. 2a gesehen,

Fig. 3 eine Ansicht einer anderen Ausführungsform ähnlich Fig. 2b und gemäß dem Schnitt III-III der Fig. 4,

Fig. 4 eine Teilansicht eines Wärmetauschers ähnlich Fig. 1,

Fig. 5 eine vergrößerte Teildarstellung eines der für den Aufbau des Wärmetauschers der Fig. 3 und 4 verwende ten Flachrohre,

Fig. 6 die Teildarstellung des Schnittes durch das Flachrohr der Fig. 5,

Fig. 7 eine Teilansicht einer Variante eines Wärmetauschers ähnlich Fig. 3 und gemäß dem Schnitt VII der Fig. 8,

Fig. 8 die Teilansicht des Wärmetauschers der Fig. 7 in einer Darstellung ähnlich Fig. 4 und

Fig. 9 schließlich die vergrößerte Darstellung des Schnittes nach der Linie IX-IX in Fig. 7 mit der Querschnitts darstellung des verwendeten Flachrohres.

In der Fig. 1 ist der obere Bereich eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers gezeigt, der aus mehreren, parallel zueinander ausgerichteten Flachrohren (1) und aus zwischen diesen Flach rohren (1) gehaltenen aus Wellamellen gebildeten Rippenleisten (2) besteht. Die Flachrohre (1) sind dabei mit ihren oberen Enden in einem kammartig ausgebildeten Verbindungsblock (3) gehalten, wobei sie formschlüssig jeweils in die zwischen den vier kammartigen Zinken (4) des Verbindungsblockes (3) gebilde ten Spalte (5) eingeschoben sind. Beim gezeigten Ausführungs beispiel besteht der Wärmetauscher aus zwei hintereinander an geordneten Verbindungsblöcken (3, 3′), die beide durch entspre chende Seitenteile (6) und durch Zwischenstücke (7) fest zusam mengehalten sind. Jeder der Verbindungsblöcke, die untereinan der identisch ausgebildet sind, ist mit einer quer zu den Längsachsen der Rohre (1) verlaufenden Bohrung (8) versehen, die außen in einen Anschlußstutzen (9) zur Zufuhr eines Wärme tauschmediums, z. B. für Öl, dient.

Alle Flachrohre (1) sind, wie insbesondere den Fig. 2a und 2b zu entnehmen ist, an ihrem oberen Endbereich - und in gleicher Weise an dem nicht gezeigten unteren Endbereich, der analog in einem Verbindungsblock (3) gehalten ist - mit Öffnungen (10) in ihren Seitenwänden (1a) versehen, die beim Ausführungsbeispiel die Form eines Langloches aufweisen, dessen Höhe dem Durchmes ser der Bohrung (8) im Verbindungsblock (3) entspricht, dessen Länge aber ungefähr dreimal so groß ausgebildet ist. Im Inneren der Flachrohre (1) sind in bekannter Weise Turbulenzeinlagen (11) angeordnet, wie im übrigen auch Fig. 5 zu entnehmen ist. Aus den Fig. 2a und 2b wird im übrigen erkennbar, daß die Flachrohre (1) in Richtung des Pfeiles (12) jeweils in die Spalte (5) in dem Verbindungsblock (3) eingeschoben werden, bis ihre Öffnung (10) - siehe Fig. 2b unten - mit der Bohrung (8) im Verbindungsblock (3) fluchtet. Die Ausgestaltung ist dabei so getroffen, daß dann auch das obere Ende der Flachrohre (1) an dem Spaltboden (5a) zur Anlage kommt. Zwischen jeweils zwei Flachrohren (1) werden dann die Rippenleisten (2) im Sinn des Pfeiles (12′) bis an die Unterkante der Kammstege (4) geschoben und wenn alle Rohre und Rippenleisten ihre Endlage eingenommen haben, werden der beim Ausführungsbeispiel aus Metall bestehen de Verbindungsblock (3), die metallischen Flachrohre (1) und die ebenfalls metallischen Rippenleisten (2) miteinander verlö tet. Es entsteht dann der Wärmetauscher nach Fig. 1, dem das eine Wärmetauschmedium, z. B. Öl, im Sinn des Pfeiles (13) zuge führt und in nicht näher dargestellter Weise aus einer in etwa spiegelsymmetrisch zu der in Fig. 1 gezeigten Darstellung aus gebildeten unteren Wärmetauscherhälfte wieder austreten. Das zweite Wärmetauschmedium, z. B. Luft, tritt senkrecht zur Zei chenebene jeweils in den Raum zwischen benachbarten Flachrohren (1) ein und durchströmt die lamellenartigen Rippenleisten (2).

Der Verbindungsblock (3) ist beim Ausführungsbeispiel aus einem in Richtung der Wände der Spalte (4) stranggepreßten Profil ge bildet, das jeweils an den Seiten (14 und 15) (Fig. 2b) auf Länge geschnitten ist. Bei einem solchen Strangpreßprofil lassen sich die Spalte (5) sehr genau dimensionieren, obwohl das Herstellungsverfahren relativ einfach ist. Da die Spalte (5) daher in einfacher Weise an die Dicke der Flachrohre (1) angepaßt werden können, lassen sich diese schon weitgehend formschlüssig einsetzen und können dann in sehr einfacher und sicherer Weise verlötet werden. Die Fig. 2b unten zeigt dabei den etwas dunkel angelegten Bereich, um die Öffnung (10) herum, der für eine Verlötung zur Verfügung steht. Diese Fläche ist sehr groß. Es läßt sich daher eine einwandfreie, dichte und auch stabile Verlötung herstellen. Der neue Wärmetauscher wird daher durch die Halterung der Flachrohre (1) in dem Verbin dungsblock (3), der gleichzeitig eine Art Montagehilfe dar stellt, indem er den jeweiligen Abstand zwischen den Rohren (1) bestimmt und dazwischen den Raum für die Rippenleisten (2) freiläßt, äußerst stabil.

Die Fig. 3 bis 6 zeigen einen im Prinzip ähnlich aufgebauten Wärmetauscher, bei dem jedoch mehrere Verbindungsblöcke (3) nebeneinander angeordnet sind, so daß sich in der Durchströ mungsrichtung für die Luft, d. h. also für die Strömung im Sinn des Pfeiles (17), ein wesentlich tieferer Wärmetauscher ergibt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die durchgehenden Öffnungen (10′) in den Seitenwänden der Flachrohre (1) größer als beim ersten Ausführungsbeispiel und im Querschnitt im wesentlichen rechteckig ausgebildet. Allen Verbindungsblöcken (3) ist ein aus einem aufgesetzten Profil (18) bestehender Zuflußkanal (19) vorgeschaltet, der von einem Zentralanschlußstutzen (20) aus mit dem Wärmetauschmedium, insbesondere mit Öl, versorgt wird. Im übrigen entspricht die Ausgestaltung dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1. Bei beiden Ausführungsbeispielen sind Flachrohre (1) verwendet, die aus zwei am Ende durch einen Falz (21) zusammengehaltenen Rohrhälften bestehen, zwischen die jeweils die Turbulenzeinlagen (11) eingelegt sind. Die Rohre können dabei den aus Fig. 6 ersichtlichen ovalen Querschnitt auf weisen.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 7 bis 9 entspricht prinzipiell jenem der Fig. 3 und 4. Unterschiedlich ist hier lediglich, daß die Flachrohre (1′) bei diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls aus einem Strangpreßprofil bestehen, das mit fünf nebeneinander liegenden Hohlkammern (22) versehen ist, die jeweils alle durch eine entsprechend größere Öffnung (10′′) in der jeweiligen Seite an den Verbindungskanal (8) und ein eventuell diesen mit mehreren anderen verbindendes Kanalsystem (19′) angeschlossen ist, das wiederum über einen Anschlußstutzen (20′) mit dem Wärmetauschmedium versorgt wird.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 7 bis 9 läßt sich sowohl der Verbindungsblock (3) - oder alle jeweils zu einem Wärmetauscher zusammengefügten Verbindungsblöcke - aus einem Strangpreßprofil durch Abtrennen auf Länge herstellen, als auch die in die kamm artige Spalte (5) des Verbindungsblockes (3) jeweils einzu schiebenden Flachrohre (1′). Auch diese werden aus dem Strang preßprofil lediglich auf Länge abgetrennt. Sie können, wie beim Ausführungsbeispiel gezeigt, dann, wenn ein dichter Abschluß ihrer Hohlkammer (22) durch die Anlage am Boden (5a) nicht bewirkt werden kann, jeweils durch ein Abschlußprofil (23) an ihren Enden dicht abgeschlossen werden, ehe sie in die Spalte (5) eingeschoben werden. Die Herstellung der für den neuen Wärmetauscher benötigten Einzelteile ist einfach. Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, lassen sich die für den neuen Wärmetauscher hergestellten Einzelteile auch in besonders einfacher Weise zum Wärmetauscher zusammensetzen, der zudem wegen seines Aufbaues nicht nur eine besonders dichte, sondern auch sehr stabile Bauart ergibt.

Wärmetauscher der beschriebenen Art eignen sich besonders als Öl/Luftkühler, können aber auch als Öl/Wasserkühler oder als Ladeluftkühler Verwendung finden.

Claims

1. Wärmetauscher, bestehend aus mehreren parallel zuein ander ausgerichteten und mit Zu- und Abflußöffnungen (10, 10′) in den beiden Endbereichen der Seitenflächen ausgestatteten Flachrohren (1, 1′), die von einem ersten Wärmetauschmedium durchströmt sind und zwischen sich aus Lamellen aufgebaute Rippenleisten (2) aufnehmen, die quer zu den Flachrohren (1) von einem zweiten Wärmetauschmedium, insbesondere Luft, durch strömt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Flachrohre (1, 1′) mindestens an einem ihrer Enden in an ihre Dicke angepaßten Schlitzen (5) eines kammartig ausgebildeten Verbindungsblockes (3) dicht gehalten sind und daß der Verbindungsblock (3) mit einer durch die Zinken (4) des Kammes durchgehenden und im Be reich der Zu- oder Abflußöffnungen (10, 10′) der Flachrohre (1, 1′) liegenden Durchgangsbohrung (8) versehen ist.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsblock (3, 3′) ein von einem Strangpreßprofil auf Länge abgeschnittenes Teil ist.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Zinken (4) des Verbindungsblockes (3) der Breite der Rippenleisten (2) entspricht.

4. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flachrohre (1′) aus einem auf Länge ge schnittenen stranggepreßten Profil bestehen.

5. Wärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das stranggepreßte Profil der Flachrohre (1′) mit mehreren nebeneinanderliegenden Hohlkammern (22) versehen ist, die alle in Verbindung mit einer gemeinsamen Öffnung (10′) in den Seitenwänden stehen.

6. Wärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Flachrohre (1′) an ihren offenen Enden vor dem Einsetzen in die Schlitze (5) des Verbindungsblockes (3) mit einem Abschlußprofil (23) versehen sind.

7. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Verbindungsblöcke (3, 3′) zu einem Wärmetauscherblock neben- und/oder hintereinander geschaltet sind.

8. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zu- und Abflußöffnungen (10, 10′) an den Enden der Flachrohre (1, 1′) einen größeren Querschnitt aufweisen als die Bohrung (8) im Verbindungsblock (3).

9. Wärmetauscher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zu- und Abflußöffnungen (10, 10′) in der Art von Lang löchern mit einem dem Durchmesser der Bohrung (8) im Verbin dungsblock (3) angepaßten Breite ausgebildet sind.

10. Wärmetauscher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mehreren nebeneinander angeordneten Verbindungsblöcken (3) ein quer zu deren Durchgangsbohrungen (8) verlaufender Zu- und Abflußkanal (19) mit einer Zu- oder Abflußöffnung (20) zugeord net ist, der an der Frontseite der Verbindungsblöcke (3) ange bracht ist.

11. Wärmetauscher nach den Ansprüchen 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Strangpreßprofile der Verbindungsblöcke (3) und der Flachrohre (1′) jeweils aus Metall bestehen und daß Flachrohre (1′) und Verbindungsblöcke (3) fest miteinander ver lötet sind.