DE60117693T2

DE60117693T2 - Wärmetauscher, insbesondere als Kraftstoffkühler bei Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE60117693T2
Application number: DE60117693T
Authority: DE
Inventors: E. Michael Stoney Creek DAVIES; M.A Kenneth Oakville ABELS; G Johny BURGERS; R Sebastien Toronto Ontario GAUGUIER
Original assignee: Dana Canada Corp
Current assignee: Dana Canada Corp
Priority date: 2000-12-21
Filing date: 2001-12-18
Publication date: 2006-10-05
Anticipated expiration: 2021-12-19
Also published as: CA2329408A1; AU1579002A; EP1352171A1; ATE319926T1; AU2002215790B2; EP1352171B1; US20020079095A1; CZ20031996A3; US6536516B2; WO2002050419A1; CA2329408C; CN1481472A; JP2004515742A; DE60117693D1; CN100343500C; KR20030086585A; CZ299165B6; KR100546869B1; JP4241044B2

Description

TECHNISCHES ANWENDUNGSGEBIET
Die Erfindung befaßt sich mit Wärmetauschern, und insbesondere mit Wärmetauschern, welche als Kraftstoffkühler bei Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen eingesetzt werden.
STAND DER TECHNIK
In jüngster Zeit ist es erwünscht, wenn nicht sogar erforderlich, den Kraftstoff zu kühlen, welcher bei Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen, insbesondere bei Fahrzeugen mit dieselbetriebenen Brennkraftmaschinen verwendet wird. Die zweckmäßigste Weise hierzu ist es, einen Wärmetauscher in Serie zu einer Kraftstoffleitung anzuordnen, welche zwischen der Brennkraftmaschine und einem Kraftstofftank des Kraftfahrzeugs verläuft. Um ferner den Einbau dieser Wärmetauscher zu vereinfachen und so kostengünstig wie möglich zu halten, werden manchmal luftgekühlte Wärmetauscher gewählt, um Kühlmittelleitungen zu vermeiden, die zum Wärmetauscher verlaufen.
Da die Kraftstoffleitungen üblicherweise längs der Unterseite oder unter dem Boden des Kraftfahrzeugs verlaufen, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die Kraftstoffkühler am Unterbodenbereich des Fahrzeugs anzubringen. Eine Schwierigkeit hierbei ergibt sich jedoch dadurch, dass die Wärmetauscher der Umgebung ausgesetzt sind, und es daher zu Beschädigungen kommen kann. In den nördlichen Klimazonen kann auch Eis und Schnee zu Schwierigkeiten hinsichtlich des Wirkungsgrades der Wärmetauscher führen. Eine weitere Anforderung ist darin zu sehen, dass die Wärmetauscher gewichtsmäßig leicht sein müssen, oder ein gedrungenes Profil haben müssen, um einen ausreichenden Zwischenraum zwischen dem Unterboden des Fahrzeugs und der Fahrbahnoberfläche einzuhalten.
Ein Vorschlag zur Erfüllung der gewünschten Auslegungskriterien und zur Überwindung der zuvor genannten Schwierigkeiten ist in der europäischen Patentanmeldung EP 0 890 810 angegeben, welche am 13. Jan. 1999 veröffentlicht wurde. Dieses Patent zeigt einen Kraftstoffkühler, welcher einen extrudierten oder stranggegossenen Hauptkörper hat, welcher eine Mehrzahl von in Längsrichtung verlaufenden inneren Durchlasskanälen enthält. Dieser Hauptkörper hat offene Enden. Ein weiteres Teil mit Kühlrippen oder vorstehenden Kühlelementen ist an dem Hauptkörper angebracht. Schließlich werden Endstücke oder Verschlusselemente eingesetzt, um die offenen Enden des Hauptkörpers zu verschließen und um zu erreichen, dass der Kraftstoff in Serie durch die Durchflusskanäle im Hauptkörper strömt. Dieser Wärmetauscher ist jedoch schwierig und teuer herzustellen, was auf die Anzahl und die Komplexität der einzelnen Komponenten und auf die Notwendigkeit des Einsatzes von Spezialwerkzeugen zur Herstellung dieser Komponenten zurückzuführen ist.
In EP 0 826874 A2 ist ein weiterer Wärmetauscher gezeigt, bei dem Durchflusskanäle in einem Hauptkörper des Wärmetauschers gebildet werden, bei dem Kühlrippen oder Kühlerhebungen ebenfalls vom Hauptkörper gebildet werden.
In FR 2,748,800 A sind weitere Auslegungsformen von Wärmetauschern gezeigt, bei denen zwei Platten zwischen zwei weiteren Platten angeordnet sind, die darin ausgebildete Schlitze haben. Die Schlitze in den inneren Platten arbeiten zur Bildung von Durchflusskanälen und zur Bildung von Einlass- und Auslassleitungen zusammen.
In JP 62-9182 ist ein weiteres Beispiel eines Wärmetauschers angegeben, welcher ein längliches Basisteil aufweist, welches erste und zweite Seitenflächen hat und eine Mehrzahl von beabstandeten Rippen umfasst, die von einer der ersten und zweiten Seitenflächen ausgehen, das Basisteil mit beabstandeten Einlass- und Auslassleitungen ausgebildet ist; und Einlass- und Auslassanschlüsse in kommunizierender Verbindung jeweils mit den Einlass- und Auslassleitungen stehen, wobei der Wärmetauscher ferner ein Querteil aufweist, welches mit der anderen Seitenfläche, umfassend die ersten und die zweiten Seitenflächen, verbunden ist, und einen Durchflusskanal für den Durchlass eines Wärmetauscherfluids bildet, und wobei der Durchflusskanal Einlass- und Auslassendabschnitte hat, die jeweils in kommunizierender Verbindung mit den Einlass- und Auslassleitungen stehen.
Nach der Erfindung werden Wärmetauscher bereitgestellt, welche sich einfacher und leichter herstellen lassen, und zu deren Herstellung wesentlich kostengünstigere Werkzeuge erforderlich sind.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt nach der Erfindung hat das längliche Basisteil einen planaren Mittelabschnitt und das Querteil ist eine Platte, welche zur Bildung von Durchflusskanälen eine darin ausgebildete Ausnehmung hat, und die Ausnehmung dem planaren Mittelabschnitt zugewandt liegt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Ausbilden eines Wärmetauschers bereitgestellt, welches die folgenden Schritte umfaßt:
Extrudieren eines Basisteils, welches einen planaren Mittelabschnitt und beabstandete Rippen hat, die von einer Seite des planaren Mittelabschnitts weg verlaufen;
Ausbilden eines Paars von beabstandeten Fluidleitungen in dem Basisteil; und
Ausbilden von beabstandeten Öffnungen in dem planaren Mittelabschnitt, welche mit Durchflussleitungen in kommunizierender Verbindung sind;
Ausbildung eines Querteils, welches eine Platte mit einer darin ausgebildeten Ausnehmung aufweist, die einen Strömungskanal bildet; und
Anbringen des Querteils an dem planaren Mittelabschnitt derart, dass die Strömungsleitungen und der Strömungskanal über die Öffnungen in kommunizierender Verbindung miteinander stehen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung als Beispiele näher erläutert. Darin gilt:
1 ist eine perspektivische Ansicht des Wärmetauschers;
2 ist eine vergrößerte, perspektivische Ansicht des linken Endes des Wärmetauschers nach 1 in auseinander gezogener Darstellung;
3 ist eine 2 ähnliche perspektivische, auseinander gezogene Ansicht zur Verdeutlichtung von weiteren bevorzugten Ausführungsformen nach der Erfindung;
4 ist eine den 2 und 3 ähnliche perspektivische, auseinander gezogene Ansicht zur Verdeutlichung einer weiteren bevor zugten Ausführungsform des Wärmetauschers nach der Erfindung;
5 ist eine den 2 bis 4 ähnliche perspektivische, auseinander gezogene Ansicht zur Verdeutlichung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines Wärmetauschers nach der Erfindung;
6 ist eine perspektivische Ansicht einer Kombination aus einem Anschluss und einer Beilegescheibe bei den unterschiedlichen, bevorzugten Ausführungsformen nach der Erfindung;
7 ist eine perspektivische Ansicht eines Anschlussleitungsendstopfens für die verschiedenen bevorzugten Ausführungsformen nach der Erfindung;
8 ist eine schematische Ansicht zur Verdeutlichung von abgewinkelten Querteil-Durchflusskanälen;
9 ist eine schematische Ansicht eines Querteils, welches sich überlappende Platten mit abgewinkelten Querdurchflusskanälen hat; und
10 ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines Wärmetauschers nach der Erfindung in auseinander gezogener Darstellung.
GÜNSTIGSTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Zuerst unter Bezugnahme auf die 1 und 2 ist insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 ein Wärmetauscher bezeichnet. Der Wärmetauscher 10 dient insbesondere zweckmäßig als ein Kraftstoffkühler und es handelt sich um einen luftgekühlten Kühler oder einen Flüssigkeits-Luft-Wärmetauscher. Es ist jedoch noch zu erwähnen, dass der Wärmetauscher 10 auch zur Erwärmung von Fluiden eingesetzt werden kann, und dass bei ihm auch andere Fluide als Luft und Kraftstoff eingesetzt werden können.
Der Wärmetauscher 10 umfaßt ein längliches Basisteil 12, welches einen planaren Mittelabschnitt 14 umfaßt. Der planare Mittelabschnitt 14 hat eine obere oder erste Seitenfläche 16 und eine untere oder zweite Seitenfläche 18. Eine Mehrzahl von beabstandeten Rippen 20 verläuft von dem planaren Mittelabschnitt 14 weg. Bei der bevorzugten und in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsform verlaufen die Rippen 20 von der zweiten Seitenfläche 18 nach unten, aber – wie sich dies aus der nachstehenden Beschreibung noch näher ergibt – könnten die Rippen 20 auch nach oben oder unten gegebenenfalls ausgehend von dem planaren Mittelabschnitt 14 verlaufen. Die Länge, die Richtung oder Orientierung und der Abstand der Rippen 20 können derart gewählt werden, dass man vorbestimmte oder gewünschte Wärmeübertragungscharakteristika beim Wärmetauscher 10 erhält.
Das Basisteil 12 hat auch nach oben verlaufende Umfangsseitenränder 22 (siehe 2), welche zur Unterstützung hinsichtlich der Positionierung der Hauptkomponenten des Wärmetauschers 10 dienen, die Seitenränder aber sind nicht notwendigerweise erforderlich und können gegebenenfalls entfallen.
Der Wärmetauscher 10 umfaßt auch ein Querteil 24, welches mit der jeweils anderen ersten und zweiten Seitenfläche 16, 18, insbesondere mit der ersten Seitenfläche 16 nach den 1 und 2 verbunden ist. Das Querteil 24 umfaßt eine erste Platte 26, welche in der Nähe des planaren Mittelabschnitts 14 des Basisteils liegt. Die erste Platte 26 umfaßt oder bildet eine Mehrzahl von beabstandeten Schlitzen 28 darin, welche beabstandete Durchflusskanäle für die Durchströmung eines Wärmetauscherfluids, wie Brennstoff, über den planaren Mittelabschnitt 14 bilden. Die erste Platte 26 ist vorzugsweise ausgestanzt, um die Schlitze 28 zu bilden. Die Schlitze 28 sind vorzugsweise so lang wie möglich und so eng wie möglich zueinander beabstandet, wobei jedoch die erste Platte 26 in vertretbarer Weise zu Montagezwecken eben bleibt, wie dies nachstehend noch näher ausgeführt wird. Gegebenenfalls können die Schlitze 28 unterschiedliche Breiten haben, um die Durchflussverteilung über den planaren Mittelabschnitt 14 hinweg zu variieren. Auch könnten gegebenenfalls Turbulenzerzeuger aus Streckmetall in den Schlitzen 28 angeordnet sein.
Das Querteil 24 umfaßt auch eine zweite Platte 30, welche über der ersten Platte 26 liegt. Die zweite Platte 30 hat ein Paar von beabstandeten Schlitzen 32, 34, welche darin ausgebildet sind und welche Hauptleitungen für Zuleitung und Ableitung von Kraftstoff von und zu den Schlitzen oder den Durchflusskanälen 28 bilden. Es ist noch zu erwähnen, dass die Durchflussableitungen 32, 34 mit den gegenüberliegenden distalen Endabschnitten der Durchflusskanäle 28 in kommunizierender Verbindung stehen, wobei einer der Endabschnitte ein Einlassendabschnitt und der andere Endabschnitt ein Auslassendabschnitt ist, was von der Strömungsrichtung des Fluids in dem Wärmetauscher 10 abhängig ist. In ähnlicher Weise kann die eine der Durchflusshauptleitungen 32 oder 34 die Einlassleitung und die andere die Auslassleitung sein, was von der Richtung abhängig ist, mit der das Fluid durch den Wärmetauscher 10 strömt. Auch könnten die Durchflusshauptleitungen oder Schlitze 32, 34 gegebenenfalls konisch ausgebildet sein, um in unterstützender Weise die Strömung in Längsrichtung längs des Wärmetauschers zu verteilen.
Es ist noch zu erwähnen, dass die Platten 26 und 30 in ihrer Reihenfolge auch umgekehrt werden könnten, so dass die Platte 30 die erste Platte ist und angrenzend an den planaren Mittelabschnitt 14 angeordnet ist, und die Platte 26 die zweite Platte ist und auf der Platte 30 angeordnet ist.
Das Querteil 24 umfaßt auch eine dritte Platte oder Deckplatte 36, welche über der zweiten Platte oder der Hauptplatte 30 liegt. Die dritte Platte oder Deckplatte 36 hat Einlass- und Auslassöffnungen 38, 40, welche darin ausgebildet sind, und welche in kommunizierender Verbindung mit den zugeordneten Schlitzen oder Strömungshauptleitungen 32, 34 in der zweiten Platte 30 sind. Wiederum bestimmt die Strömungsrichtung des Fluids oder Kraftstoffs durch den Wärmetauscher 10, welche der Öffnungen 38, 40 einen Einlass und welche einen Auslass bildet.
Schließlich sind Einlass- und Auslasskrümmer oder -anschlussstücke 42, 44 an der dritten Platte oder der Deckplatte 36 angebracht. Die Anschlussteile 42, 44 haben Widerhaken oder Nippel 46, 48 zum Anbringen von Schlauchleitungen, wie Kraftstoffleitungen, an dem Wärmetauscher 10. Die Nippel 46, 48 stehen somit in kommunizierender Verbindung mit den Einlass- und Auslasshauptleitungen 32, und 34 und somit mit den Durchflusskanälen 28.
Das Basisteil 12 ist vorzugsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung ausgebildet und wird in bevorzugter Weise mittels Extrusion hergestellt, so dass diesem Bauteil irgendeine beliebige gewünschte Länge einfach durch Abschneiden oder Säge des Extrudats auf eine gewünschte Länge verliehen werden kann. Die Platten 26, 30 und 36 sind vorzugsweise aus mit einem Lötüberzug versehenen Aluminium ausgestanzt. Die Anschlussteile 42, 44 sind ebenfalls aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt. Der Wärmetauscher 10 wird dadurch hergestellt, dass die Komponenten zusammengestellt werden und dann in einem Ofen mittels Hartlot oder Lot verbunden werden.
Unter Bezugnahme auf 3 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines Wärmetauschers nach der Erfindung insgesamt mit dem Bezugszeichen 50 versehen. Der Wärmetauscher 50 hat auch ein extrudiertes Aluminiumbasisteil 52 mit einem planaren Mittelabschnitt 54 und beabstandeten Rippen 56, wobei alle diese Komponenten ähnlich wie bei der Ausführungsform nach den 1 und 2 ausgelegt sind. Jedoch ist das Basisteil 52 ebenfalls mit beabstandeten Längsausnehmungen 58, 60 und dem planaren Mittelabschnitt 54 versehen. Diese Ausnehmungen 58, 60 verlaufen von dem planaren Mittelabschnitt 54 in die gleiche Richtung wie die Rippen 56 und bilden teilweise Einlass- und Auslassleitungen. Diese Einlass- und Auslassleitungen werden durch das Querteil 62 vervollständigt, wie dies nachstehend noch näher beschrieben wird.
Das Querteil 62 ist mit einem Paar von in Längsrichtung verlaufenden, beabstandeten, gestürzt U-förmig ausgebildeten Ausnehmungen 64, 66 versehen, welche ebenfalls teilweise Einlass- und Auslassleitungsabschnitte bilden. Die Ausnehmungen 64, 66 arbeiten mit den zugeordneten Ausnehmungen 58, 60 des Basisteils zusammen, um die vollständigen Einlass- und Auslassleitungen für den Wärmetauscher 50 zu bilden. Das Querteil 62 ist ebenfalls mit in Querrichtung verlaufenden, beabstandeten, gestürzt U-förmigen Ausnehmungen oder Durchflusskanälen 48 versehen (dies ist in 3 als Rippen sichtbar), welche eine kommunizierende Verbindung zwi schen den Längsausnehmungen oder Strömungshauptleitungen 64, 66 herstellen. Die Durchflusskanäle 66 sind bei der dargestellten Ausführungsform senkrecht zu den Hauptleitungen 64, 66, sie könnten aber auch in einem Winkel gegebenenfalls vorgesehen sein. Das Querteil 62 wird üblicherweise mittels Walzen ausgebildet, es könnte aber auch gegebenenfalls ausgestanzt sein, wobei dann auch die Durchflusskanäle 68 unterschiedliche Breiten oder Höhen haben könnten, um die Strömungsverteilung im Innern des Wärmetauschers 50 zu variieren.
Die Einlass- und Auslassleitungsabschnitte 64, 66 des Querteils liegen über den zugeordneten Leitungsabschnitten 58, 60 des Basisteils und stehen mit diesem in kommunizierender Verbindung, um erweiterte Einlass- und Auslassleitungen für den Wärmetauscher 50 zu bilden. Schlauchanschlussteile 70, 72 werden dann in diese Strömungsleitungen eingesetzt. Die Anschlussteile 70 und 72 haben integral ausgebildete Schlauchfederhaken oder Nippel 74, 76 zum Anbringen von Schlauchleitungen, wie Kraftstoffleitungen, an dem Wärmetauscher 50. Am gegenüberliegenden Ende des Wärmetauschers 50 können geeignete Stopfen (nicht gezeigt) in die Hauptleitung eingeführt werden, die von den Ausnehmungen 58, 64 und 60, 66 gebildet werden. Gegebenenfalls können die Anschlussteile 70, 72 an den gegenüberliegenden Enden des Wärmetauschers 80 angeordnet werden, wobei ein Anschlussteil jeweils mit den Leitungsabschnitten 64, 66 und das andere mit dem Einlassanschluss verbunden werden kann, während das andere Abschlussteil den Auslassanschluss bildet. Die gegenüberliegenden Enden der Leitungsabschnitte 58, 64 und 60, 66 werden dann mittels eines Stopfens verschlossen.
Bei dem Wärmetauscher 50 werden die Einlass- und Auslassleitungen teilweise sowohl von dem Basisteil 52 als auch von dem Querteil 62 gebildet, aber sie könnten auch lediglich an dem Querteil 62 ausgebildet sein. In diesem Fall wäre dann der planare Mittelabschnitt 54 eben und wäre dann durchgehend wie bei der bevorzugten Ausführungsform nach den 1 und 2 ausgebildet. Geeignete Modifikationen können hinsichtlich der Formgebung der Anschlussteile 70, 72 vorgenommen werden, um auf fluiddichte Weise eine Verbindung mit den Einlass- und Auslassleitungen 64, 66 zu bilden. Im Wärmetauscher 50 liegen die teilweise ausgebildeten Einlass- und Auslassleitungsabschnitte 58, 60 an dem Basisteil 52 und stehen in kommunizierender Verbindung mit den teilweise ausgebildeten Hauptleitungsabschnitten 64, 68 des zugeordneten Querteils und bilden zusammen mit diesen erweiterte Einlass- und Auslassleitungsabschnitte für den Wärmetauscher 50. Außerdem liegen die teilweise ausgebildeten Einlass- und Auslassleitungsabschnitte 64, 66 am Querteil 62 mit den zugeordneten teilweise ausgebildeten Leitungsabschnitten 58, 60 des zugeordneten Basisteils und stehen in kommunizierender Verbindung mit diesem, um erweiterte Einlass- und Auslassleitungen für den Wärmetauscher 50 zu bilden.
Unter Bezugnahme auf 4 wird eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines Wärmetauschers nach der Erfindung erläutert, welche dort insgesamt mit dem Bezugszeichen 80 versehen ist. Der Wärmetauscher 80 ist etwas ähnlich wie der Wärmetauscher 50 nach 3 abgesehen davon ausgebildet, dass die Einlass- und Auslassleitungsabschnitte 82, 84 vollständig in dem Basisteil 68 ausgebildet sind. Das Querteil 88 ist einfach mit in Querrichtung verlaufenden, gestürzt U-förmig Ausnehmungen 90 versehen (welche wiederum als Rippen wie in 4 erscheinen), welche die Durchflusskanäle darin bilden. Die Einlass- und Auslassleitungsabschnitte 82, 84 haben obere Schlitze 92, 94, und die Ausnehmungen 90 liegen dem planaren Mittelabschnitt 96 zugewandt und verlaufen über die Schlitze 92, 94 und somit zwischen den Einlass- und Auslassleitungsabschnitten 82, 84 für einen Fluiddurchfluss oder für einen Durchfluss des Kraftstoffs über den planaren Mittelabschnitt 96. Die Ausnehmungen 90 könnten auch eine unterschiedliche Breite längs der Längserstreckung des Wärmetauschers haben. Beispielsweise könnten die Ausnehmungen 90 in der Nähe des Einlasses und des Auslasses des Wärmetauschers 80 eine schmalere Breite haben, um die Tendenz zur Kurzschlussstrombildung zwischen dem Einlass und dem Auslass zu reduzieren. Auch wäre es möglich, Turbulenzerzeuger aus Streckmetall in den Ausnehmungen 90, insbesondere in der Nähe des Einlasses und des Auslasses des Wärmetauschers anzuordnen.
Gegebenenfalls könnten die Schlitze 92, 94 durch in Längsrichtung verlaufende, beabstandete Queröffnungen ersetzt werden (siehe beispielsweise 10), oder es könnte eine Kombination aus Öffnungen und Ausnehmungen vorgesehen sein, welche in kommunizierender Verbindung mit den Hauptleitungsabschnitten 82, 84 stehen. Ferner könnten diese Öffnungen unterschiedliche Abmessungen haben, oder in unterschiedlichen Abständen oder Stellen längs des Basisteils 86 angeordnet sein, um die Querströmung zwischen den Leitungsabschnitten 82, 84 längs der Längserstreckung des Wärmetauscher sicher zu stellen. Natürlich können dann die Abstände oder Abmessungen der Durchflusskanäle 90 in entsprechender Weise passend auf diese Öffnungen abgestellt werden.
Die Einlassabschlussteile 98, 100 haben erhabene Längsrippen oder Nasen 102, welche die Enden der Schlitze 92, 94 verschließen, so dass man eine fluiddichte Verbindung mit dem Basisteil 86 erhält. Jedoch könnten die Rippen 102 auch weggelassen werden, wenn eine Beilagescheibe eingesetzt wird, wie dies aus 6 zu ersehen ist, und nachstehend noch näher erläutert wird. Auch könnte an Stelle der Ausbildung von Ausnehmungen 90 in dem Querteil 88 eine große Ausnehmung oder Vertiefung im Teil 88 vorgesehen sein. In diesem Fall wäre es zweckmäßig, einen oder mehrere Turbulenzerzeuger aus Streckmetall in dem Hohlraum anzuordnen, welcher durch eine große Ausnehmung 90 zwischen der Platte 88 und dem planaren Mittelabschnitt 96 gebildet wird. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, das Querteil 88 in Form einer mit Vertiefungen versehenen Platte auszubilden, wobei die Vertiefungen nach unten verlaufen und in Kontakt mit dem planaren Mittelabschnitt 96 kommen. Die Dichte oder der Abstand der Turbulenzerzeuger oder Vertiefungen könnte variiert werden, um die Querströmungsverteilung zwischen den Einlass- und Auslasshauptleitungen 82, 84 entsprechend zu beeinflussen. Ansonsten ist die Auslegung des Wärmetauschers 80 sehr ähnlich wie die Auslegung des Wärmetauschers 50 nach 3. Wiederum könnten Anschlussteile 98, 100 an den gegenüberliegenden Enden des Wärmetauschers 80 angeordnet werden, wobei ein Anschlussteil in den jeweils zugeordneten Leitungsabschnitten 82, 84 angeordnet ist.
Bezugnehmend auf 5 stellt der dort gezeigte Wärmetauscher 104 eine weitere bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung dar. Bei dem Wärmetauscher 104 ist ein Paar von Basisteilen 106, 108 stapelförmig aufeinander angeordnet, wobei die zugeordneten planaren Mittelabschnitte 110, 112 aneinander grenzen. In ähnlicher Weise ist das Querteil aus zwei Hälften oder Platten 114 und 116 zusammengesetzt. Die Querteil-Plattenelemente 114, 116 sind ähnlich wie das Querteil 88 nach 4 dahingehend ausgelegt, dass sie in Querrichtung verlaufende Ausnehmungen 118 haben (welche wiederum als Rippen in 5 erscheinen), welche darin ausgebildet sind und die Durchflusskanäle bilden. Die Querteil-Platten 114, 116 sind Rücken an Rücken aneinander angeordnet, wobei die zugeordneten Ausnehmungen 118 den planaren Mittelabschnitten 110, 112 zugewandt liegen. Eine Einlassleitung 120, ähnlich der Einlassleitung 82 der Ausführungsform nach 4, ist in einem der Basisteile 106 ausgebildet, und eine Auslassleitung 122 ähnlich der Auslassleitung 84 bei der Ausführungsform nach 4, ist in dem anderen Basisteil 108 ausgebildet. Die Ausnehmungen 118 der Querteilelemente oder -Platten 114, 116 sind mit Übertragungsöffnungen 124 versehen, welche von den Einlass- und Auslassleitungen 120, 122 entfernt liegen, zur Durchleitung von Wärmeaustauschfluid zwischen den Rücken an Rücken aneinander angeordneten Platten 114, 116. Ansonsten ist die Auslegung des Wärmetauschers 104 ähnlich wie die Auslegung des Wärmetauschers 80 nach 4. Das in die Einlassleitung 120 über den Anschluss 126 eintretende Fluid geht durch die Durchflusskanäle 118, welche über den planaren Mittelabschnitt 110 gehen, und dann strömt das Fluid durch die Öffnungen 124 zurück zu den Durchflusskanälen 118 der unteren Hälfte des Wärmetauschers 104, wobei das Fluid über den planaren Mittelabschnitt 112 geht, und über den Auslassanschluss 128 austritt.
6 zeigt eine modifizierte Anschlusskombination 130, welche für den Einlass und Auslass bei der Ausführungsform nach den 4 oder 5 eingesetzt werden kann. Die Anschlusskombination 130 umfaßt einen Nippel 132, welcher sehr ähnlich wie die Anschlüsse 74, 76 nach 3 ausgelegt ist, und auch eine Beilagescheibe 134. Die Beilagescheibe 134 umfaßt einen Rohrabschnitt 136, welcher den Anschluss 132 aufnimmt und eng sitzend in dem Ende der Leitungsabschnitte 82 oder 84 angeordnet ist. Die Beilagescheibe 134 umfaßt gegebenenfalls auch einen Ansatzabschnitt 138, welcher die Enden der Schlitze 92, 94 verschließt, um eine fluiddichte Verbindung zwischen den Anschlüssen und den Leitungsabschnitten 82, 84 zu erhalten. Die Beilagescheibe 134 ist vorzugsweise aus mit einem mit einem Überzug versehenen Aluminium oder einem Lötblech hergestellt, welches einen Lötüberzug als Füllmaterial auf beiden Flächen hat, so dass die Beilagescheibe 134 eine Quelle für Füllmetall bildet, um fluiddichte Verbindungen oder Abdichtungen an den Nippeln 132 zu erhalten. Alternativ können die Beilagescheiben 134 auch von einer mit einem Füllmetall beschichteten Folie ausgebildet sein.
7 zeigt einen Verschlussstopfen 140, welcher bei irgendeiner der Ausführungsformen nach den 3, 4 oder 5 eingesetzt werden kann, um die offenen Enden der Einlass- und Auslassleitungen zu verschließen, welche keine Einlass- oder Auslassanschlüsse haben. Der Stopfen 140 umfaßt auch einen Ansatzabschnitt 142, welcher die Enden der Schlitze 92, 94 verschließt, um einen fluiddichten Abschluß zu bilden. Der Stopfen 140 ist vorzugsweise aus einem Lötblech mit einer Beschichtung mit einem Füllmetall auf wenigstens einer Seite hergestellt, welche in Kontakt mit den Einlass- und Auslassleitungen kommt.
Als Alternative zu dem Ansatz mit einem Überzug mit Füllmetall oder einer Folie aus Lötblech könnte eine Unterlagscheibe 134 und ein Stopfen 140 eingesetzt werden, welche aus einem Füllmetalldraht hergestellt werden. Ein derartiger Füllmetalldraht kann auch an Stelle von Beilagescheiben 134 eingesetzt werden.
8 zeigt schematisch eine weitere Ausgestaltungsform eines Querteils 144, welches für die unterschiedlichen zuvor beschriebenen Querteile eingesetzt werden könnte. Beispielsweise könnte das Querteil 144 als die erste Platte 26 der bevorzugten Ausführungsform nach den 1 und 2 eingesetzt werden, wobei sich in diesem Fall Durchflusskanäle 146 in Form von abgewinkelten Schlitzen in der Platte 144 bilden würden. Bei den bevorzugten Ausführungsformen nach den 4 und 5 würden die Durchflusskanäle 146 von abgewinkelten Ausnehmungen gebildet werden, welche in dem Plattenteil 144 ausgebildet sind. Die Einlassseite der Platte 144 ist mit einem Pfeil 148 bezeichnet.
9 zeigt in ähnlicher Ansicht wie 8 in schematischer Weise ein Querteil 150, welches von zwei überlappenden Platten gebildet wird, welche abgewinkelte Durchflusskanäle 152, 154 haben, die sich einander kreuzen. Wenn das Querteil 150 bei der bevorzugten Ausführungsform nach den 1 und 2 eingesetzt wird, wird dieses Querteil 150 an die Stelle der bei den Platten 26 und 30 treten. Eine dritte Platte oder eine Abdeckplatte 36 wäre aber nach wie vor noch erforderlich. Vorzugsweise würden die Einlass- und Auslassöffnungen 38, 40 an gegenüberliegenden Enden der Querplatte 150 angeordnet werden.
Wenn das Querteil 150 bei der bevorzugten Ausführungsform nach den 4 und 5 eingesetzt wird, wäre die zu oberst liegende Platte eine massive Platte, welche mit den Ausnehmungen ausgebildet ist, welche die Durchflusskanäle 152 bilden, und zwar in ähnlicher Weise wie die Querteile 88, 114, 116, abgesehen davon, dass die Durchflusskanäle unter einem Winkel verlaufen. Wiederum können sich die Durchflusskanäle in den Querteilen 144, 150 voneinander hinsichtlich der Breite und des Abstandes unterscheiden, um die Strömungsverteilung im Innern der zugeordneten Wärmetauscher zu variieren.
Unter Bezugnahme auf 10 wird eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines Wärmetauschers nach der Erfindung erläutert, welcher dort insgesamt mit dem Bezugszeichen 156 versehen ist. Der Wärmetauscher 156 ist ähnlich wie die bevorzugte Ausführungsform nach 4 ausgelegt, abgesehen davon, dass das Basisteil 158 einen planaren Mittelabschnitt 160 hat, welcher eine Mehrzahl von beabstandeten Öffnungen 162, 164 umfaßt, welche durch denselben gehen und eine kommunizierende Verbindung mit den zugeordneten Einlass- und Auslassleitungen 166, 168 herstellen. Das Querteil 170 ist mit serpentinenförmig verlaufenden Ausnehmungen oder Durchflusskanälen 172 versehen, welche jeweils einen Einlassendabschnitt 174 und einen Auslassendabschnitt 176 haben, welche in kommunizierender Verbindung mit den zugeordneten Einlass- und Auslassöffnungen 162, 164 stehen. Jeder serpentinenförmig verlaufende Abschlusskanal 172 hat bei der dargestellten Ausführungsform drei Durchläufe oder Längsabschnitte, aber es kann auch eine beliebige ungeradzahlige Anzahl von Durchgängen, wie fünf, sieben, neun oder mehr zwischen den jeweiligen Einlass- und Auslassöffnungen 162, 164 vorgesehen sein. Auch könnte eine Mischung aus Anschlusskanälen vorgesehen sein, welche eine unterschiedliche Anzahl von Kanälen enthalten. Auch könnten die Breiten der Durchflusskanäle sowie die Durchmesser der Öffnungen 162, 164 variieren, um die Strömungsverteilung im Innern des Wärmetauschers 156 zu variieren.
Das Verfahren zur Herstellung der Wärmetauscher 10, 50, 80, 104 und 156 geht von einem Schritt aus, bei dem die Basisteile derart extrudiert werden, dass sie planare Mittelabschnitte und beabstandete Rippen haben, die von einer Seite der planaren Abschnitte weg gehen. Die Querteile werden dann durch Stanzen von Platten nach 1 oder durch Stanzen oder Walzen von Platten nach den 3, 4, 5 und 10 ausgebildet. In jedem Fall sind die Basisteile und/oder die Querteile mit einem Paar von beabstandeten Krümmungsleitungsabschnitten mit einer Mehrzahl von beabstandeten, in Querrichtung verlaufenden Durchflusskanälen ausgebildet, welche zwischen den Leitungsabschnitten verlaufen. Die Einlass- und Auslassanschlüsse werden dann in der jeweiligen Position angeordnet und die Komponenten werden zusammengebracht. Die Strömungshauptleitungen und die Durchflusskanäle sowie die Einlass- und Auslassanschlüsse stehen somit in kommunizierender Verbindung mit den planaren Mittelabschnitten, um eine Wärmeübertragung zwischen dem Fluid, welches durch den Wärmetauscher geht, und dem Fluid, wie Luft zu ermöglichen, welches die Rippen an den Basisteilen überstreicht.
Obgleich voranstehend bevorzugte Ausführungsformen nach der Erfindung erörtert worden sind, ist die Erfindung natürlich nicht auf die vorbeschriebenen Einzelheiten beschränkt, sondern es sind zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich. Beispielsweise haben die gezeigten Wärmetauscher Längsrippen und in Querrichtung verlaufende Durchflusskanäle, welche von den Querteilen gebildet werden. Hierdurch erhält man einen querdurchströmten Wärmetauscher. Jedoch könnten die Durchflusskanäle der Querteile auch in dieselbe Richtung wie die Rippen weisen, so dass man einen Wärmetauscher mit Paralleldurchströmung erhält. Die Wärmetauscher der vorstehend beschriebenen Art sind rechteckförmig oder länglich ausgebildet. Sie könnten natürlich auch eine quadratische Auslegung haben. Unterschiedliche Arten von Anschlussteilen können zur Verbindung des Wärmetauschers mit den Fluidkreisläufen eingesetzt werden, innerhalb denen der Wärmetauscher zum Einsatz kommt. Die Anschlussteile könnten auch an unterschiedlichen Positionen abweichend zu den Darstellungen angeordnet werden. Selbstverständlich lassen sich die Abmessungen der zuvor be schriebenen Komponenten entsprechend dem jeweiligen Anwendungszweck variieren.
Selbstverständlich kann der Fachmann Alternativen und Modifikationen zur Verwirklichung der Erfindung vornehmen, ohne den Schutzgedanken nach der Erfindung zu verlassen. Die vorstehende Beschreibung bezieht sich lediglich auf bevorzugte Ausführungsformen, welche beispielhaften Charakter und keinen beschränkenden Charakter für den Schutzumfang der Erfindung haben.

Claims

Wärmetauscher (50, 80, 104, 158), welcher ein längliches Basisteil (52, 86, 106, 158) aufweist, welches erste und zweite Seitenflächen hat und eine Mehrzahl von beabstandeten Rippen (20, 56) umfasst, die von einer der ersten und zweiten Seitenflächen ausgehen, das Basisteil mit beabstandeten Einlass- und Auslassleitungen (58, 60, 82, 84, 120, 122, 166, 168) ausgebildet ist; und Einlass- und Auslassanschlüsse (70, 72, 98, 100, 126, 128) in kommunizierender Verbindung jeweils mit den Einlass- und Auslassleitungen stehen, wobei der Wärmetauscher ferner ein Querteil (62, 88, 116, 170) aufweist, welches mit der anderen Seitenfläche, umfassend die ersten und die zweiten Seitenflächen, verbunden ist, und einen Durchflusskanal (68, 90, 118, 172) für den Durchlass eines Wärmetauschfluids bildet, und wobei der Durchflusskanal Einlass- und Auslassendabschnitte hat, die jeweils in kommunizierender Verbindung mit den Einlass- und Auslassleitungen stehen, dadurch gekennzeichnet, dass das längliche Basisteil (52, 86, 106, 158) einen planaren Mittelabschnitt (54, 96, 112, 160) hat, dass das Querteil (62, 90, 118, 172), eine Platte ist, welche eine darin ausgebildete Ausnehmung hat, welche den Durchflusskanal (68, 90, 118, 172) bildet, die Ausnehmung dem planaren Mittelabschnitt zugewandt liegt, und dass das längliche Basisteil (52, 86, 106, 158) mit den Rippen (20, 56) ein extrudiertes Bauteil ist.
Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Querteil (62) ebenfalls mit Einlass- und Auslassleitungen (56, 60) ausgebildet ist, die über den zugeordneten Basisteilleitungen liegen und mit denen in kommunizierender Verbindung stehen, um die Einlass- und Auslassleitungen für den Wärmetauscher zu bilden.
Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchflusskanal (172) eine serpentinenförmigen Strömungsweg zwischen den zugeordneten Einlass- und Auslassendabschnitten (174, 176) bildet.
Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchflusskanal (172) und die Einlass- und Auslassleitungen (166, 168) in Längsrichtung relativ zu dem Basisteil ausgerichtet sind.
Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchflusskanal (172) in Querrichtung ausgerichtet ist, und dass die Einlass- und Auslassleitungen (166, 168) in Längsrichtung relativ zu dem Basisteil ausgerichtet sind.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Querteil (62, 88, 116, 170) eine Mehrzahl von Durchflusskanälen (68, 90, 118, 172) bildet, um den Wärmetauschfluidstrom über den planaren Mittelabschnitt zu leiten, und die jeweils Einlass- und Auslassendabschnitte haben, die jeweils in kommunizierender Verbindung mit den Einlass- und Auslassleitungen stehen.
Wärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Querteil mit einem Paar von in Längsrichtung verlaufenden, beabstandeten Ausnehmungen (64, 66) ausgebildet ist, welche einen Teil der Einlass- und Auslassleitungen bilden, und dass das Querteil ebenfalls mit in Querrichtung verlaufenden, beabstandeten Ausnehmungen ausgebildet ist, die in kommunizierender Verbindung mit den Längsausnehmungen stehen und somit beabstandete Durchflusskanäle (66) bilden.
Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei der Basisteile (106, 108) aufeinander geschichtet sind, wobei die zugeordneten planaren Mittelabschnitte (110, 112) aneinandergrenzen, und dass das Querteil zwischen den planaren Mittelabschnitten liegt.
Wärmetauscher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Querteil von Platten (114, 116) gebildet wird, welche darin ausgebildete Ausnehmungen haben, die zugeordnete Durchflusskanäle bilden, und dass die Platten Rückseite an Rückseite zueinander angeordnet sind, wobei die Ausnehmungen den planaren Mittelabschnitten der zugeordneten Basisteilhälften zugewandt liegen.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlass- und Auslassleitungen in Längsrichtung verlaufende Kanäle (82, 84, 166, 168) sind, die in dem Basisteil ausgebildet sind, und das der planare Mittelabschnitt des Basisteils Öffnungen (2, 94, 162, 164) darin umfasst, welche die zugeordneten Einlass- und Auslassleitungen mit den Querteil-Durchflusskanälen verbinden.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlass- und Auslassleitungen (58, 60) teilweise in dem Basisteil (52) ausgebildet sind.
Verfahren zum Ausbilden eines Wärmetauschers (80, 104, 156), welches die folgenden Schritte umfasst: Extrudieren eines Basisteils (86, 106, 158), welches einen planaren Mittelabschnitt (96, 112, 160) und beabstandete Rippen (20, 56) hat, die von einer Seite des planaren Mittelabschnitts weg verlaufen; Ausbilden eines Paars von beabstandeten Fluidleitungen in dem Basisteil; und Ausbilden von beabstandeten Öffnungen (94, 162, 164) in dem planaren Mittelabschnitt, welche mit Durchflußleitungen (82, 84, 120, 122, 166, 168) in kommunizierender Verbindung sind; Ausbildung eines Querteils (88, 116, 170), welches eine Platte mit einer darin ausgebildeten Ausnehmung aufweist, die einen Strömungskanal (90, 118, 172) bildet; und Anbringen des Querteils an dem planaren Mittelabschnitt derart, dass die Strömungsleitungen und der Strömungskanal über die Öffnungen in kommunizierender Verbindung miteinander stehen.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Querteil derart hergestellt, dass dabei eine serpentinenförmige Ausnehmung ausgebildet ist, um den Strömungskanal (172) zu bilden.