DE60126381T2 - Heat exchange module, in particular for motor vehicles, and method for its use - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Wärmetauschermodul, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, das aus mehreren Wärmetauschern mit gemeinsamen Rippen besteht.The Invention relates to a heat exchanger module, especially for a motor vehicle consisting of several heat exchangers with common Ribs exists.
Insbesondere betrifft sie ein Wärmetauschermodul mit mindestens zwei Wärmetauschern, die jeweils aus einem zwischen zwei Sammelkästen angeordneten Bündel bestehen, das aus Fluidzirkulationsrohren gebildet ist, die an den Sammelkästen angebracht sind und Kühlrippen durchqueren, die mindestens zwei Wärmetauschern des Moduls gemein sind.Especially it concerns a heat exchanger module with at least two heat exchangers, the each consist of a bundle arranged between two headers, formed from fluid circulation tubes attached to the header boxes are and cooling fins traverse the at least two heat exchangers of the module in common are.
Wärmetauscher für Kraftfahrzeuge liegen allgemein in Form eines Bündels aus FLuidzirkulationsrohren und von Rippen zum Wärmeaustausch mit dem Außenmedium vor. Das Bündel ist zwischen zwei Sammelkästen angeordnet, die das Fluid in den Zirkulationsrohren verteilen. Oder der Wärmetauscher weist als Alternative dazu einen einzigen Sammelkasten auf, der in einen Einlass- und einen Auslassabschnitt unterteilt ist.heat exchangers for motor vehicles are generally in the form of a bundle from FLuidzirkulationsrohren and ribs for heat exchange with the outer medium in front. The bundle is between two collection boxes arranged, which distribute the fluid in the circulation pipes. Or the heat exchanger has as an alternative to a single collection box, the is divided into an inlet and an outlet section.
Es ist bekannt, an einen Hauptwärmetauscher, wie zum Beispiel einem Kühler eines Kraftfahrzeugs, einen oder mehrere Sekundärwärmetauscher zu montieren, so dass eine auch als Modul bezeichnete Baugruppe gebildet wird, die installationsbereit zum Anbringen im Fahrzeug ist, wobei die Rippen des Moduls den verschiedenen Wärmetauschern gemein sind. Der Sekundärwärmetauscher besteht meistens aus einem Ladeluftkühler des Motors, einem Klimatisierungskondensator oder einem Ölkühler.It is known to a main heat exchanger, like a cooler a motor vehicle to mount one or more secondary heat exchangers so that an assembly, also referred to as a module, is formed, which Ready to be mounted in the vehicle, with the ribs of the Module the various heat exchangers are mean. The secondary heat exchanger consists mostly of a charge air cooler of the engine, an air conditioning condenser or an oil cooler.
Es gibt zwei Haupttechnologien der Herstellung von Wärmetauschern für Kraftfahrzeuge. Gemäß einer ersten Technologie werden die Wärmetauscher in einem einzigen Arbeitsgang durch Löten zusammengefügt. Für diese Wärmetauscherart werden die Rippen durch Wellzwischenteile gebildet, die zwischen den Rohren und parallel zu diesen angeordnet sind. Gemäß einer anderen Technologie werden die Bestandteile des Wärmetauschers ausschließlich durch mechanische Mittel, wie zum Beispiel eine Quetschverbindung, zusammengefügt. Diese Wärmetauscherart umfasst dünne und ebene Rippen, die senkrecht zu den Rohren angeordnet sind und von diesen Letzteren durchquert werden.It There are two main technologies of manufacturing heat exchangers for motor vehicles. According to one The first technology will be the heat exchangers assembled in a single operation by soldering. For this of heat exchanger The ribs are formed by intermediate corrugated parts, the between the tubes and are arranged parallel to these. According to one other technology will be the components of the heat exchanger exclusively by mechanical means, such as a crimp, joined together. These of heat exchanger includes thin ones and plane ribs which are arranged perpendicular to the tubes and to be traversed by these latter.
Die mechanisch zusammengefügten Wärmetauscher weisen mehrere Vorteile auf. Sie sind kompakt und die Sammelkästen lassen sich leicht montieren, wobei der Achsabstand der Rohrenden präzise ist. Da ihre Rippen dünner sind als jene der gelöteten Wärmetauscher, sind davon mehr vorhanden, wodurch ein besserer Wärmeaustausch gestattet wird. Jedoch weisen sie den Nachteil auf, dass sie hinsichtlich Zeitaufwand und Werkzeugausrüstung teuer sind. Insbesondere muss die Montage des oder der Sekundärwärmetauscher an den Hauptwärmetauscher durch besondere mechanische Mittel erhalten werden, die die Kompaktheit des Moduls beeinträchtigen.The mechanically joined together heat exchangers have several advantages. They are compact and let the collecting tanks easy to assemble, with the center distance of the pipe ends being precise. Because her ribs are thinner are as those of the soldered Heat exchanger, There are more of them, resulting in a better heat exchange is allowed. However, they have the disadvantage of being in terms of Time and tooling expensive are. In particular, the assembly of the secondary heat exchanger or the to the main heat exchanger obtained by special mechanical means, which is the compactness of the module.
Die
Schrift
Jedoch ist dieses Modul immer noch ein schwieriger und teurer Aufbau, wobei die Rohre axial in die Rippen eingeführt werden.however this module is still a difficult and expensive construction, taking the tubes are inserted axially into the ribs.
Die
Schrift
Aber diese Schrift bleibt auf einen einfachen Wärmetauscher beschränkt und nicht auf ein Modul aus zwei Wärmetauschern.But this document is limited to a simple heat exchanger and not on a module of two heat exchangers.
Die vorliegende Erfindung hat ein Wärmetauschermodul zum Gegenstand, das unter Beibehaltung der Vorteile der mechanisch montierten Wärmetauscher ein leichtes Zusammenfügen der Wärmetauscher untereinander bietet und es gestattet, ein kompaktes Wärmetauschermodul herzustellen.The The present invention has a heat exchanger module to the subject, while maintaining the advantages of mechanical mounted heat exchanger a light combination the heat exchanger offers one another and allows a compact heat exchanger module manufacture.
Dieses Ergebnis wird gemäß der Erfindung dadurch erhalten, dass die Rohre und die Rippen durch Löten befestigt sind und dass die Rippen dieser Wärmetauscher den mindestens zwei Wärmetauschern des Moduls gemein sind und die Form eines länglichen Rechtecks mit zwei Längsseiten und zwei Schmalseiten aufweisen, wobei die Rippen an mindestens einer der Längsseiten Ausschnitte zur Aufnahme von Rohren aufweisen, in denen die Fluidzirkulationsrohre mindestens eines der Wärmetauscher eingeführt sind.This Result is according to the invention characterized get that the tubes and the ribs are fixed by soldering and that the fins of these heat exchangers the at least two heat exchangers of the module are common and the shape of an elongated rectangle with two long sides and two narrow sides, with the ribs at least one of the long sides Having cutouts for receiving tubes, in which the fluid circulation tubes at least one of the heat exchangers are introduced.
Somit ist die Montage des Moduls besonders insofern vereinfacht, als die Rohre lateral in die Rohraufnahmeausschnitte der Rippen gleiten können, bevor sie durch Löten an diesen Rippen befestigt werden.Consequently the assembly of the module is particularly simplified insofar as the Slide tubes laterally into the tube receiving cutouts in the ribs can, before going by soldering attached to these ribs.
Die Erfindung bezieht sich vorzugsweise auf Wärmetauschermodule, die Sammelkästen aus Metall, insbesondere aus Aluminium, aufweisen. In einem solchen Fall bestehen die Rohrplatte und der Deckel aus Metall, wobei der Deckel, die Rohrplatte und das Bündel durch Löten in einem einzigen Arbeitsgang montiert werden. Diese Ausführungsvariante erfordert somit ein Minimum an Montagearbeitsgängen.The invention preferably relates to heat exchanger modules comprising collecting boxes made of metal, in particular of aluminum. In such a case, the tube sheet and the lid are made of metal, and the lid, the tube plate and the bundle are assembled by brazing in a single operation. This embodiment thus requires a minimum of assembly work transitions.
Die Erfindung bezieht sich jedoch auch auf einen Fall, in dem das einzige Bündel gelötet ist. In diesem Fall sind die Rohrplatten auf herkömmliche Weise durch Aufweiten der Rohrenden an den Rohren befestigt.The However, the invention also relates to a case where the only one bunch soldered is. In this case, the tube plates are in a conventional manner attached by widening the pipe ends to the pipes.
Gemäß einer intermediären Ausführung ist es möglich, eine Metallrohrplatte in einem einzigen Lötarbeitsgang an das Bündel zu löten.According to one intermediate execution Is it possible, a metal tube plate to the bundle in a single soldering operation soldering.
Bei einer solchen Variante wird der zum Beispiel aus Kunststoffmaterial hergestellte Deckel des Sammelkastens nur mechanisch montiert, zum Beispiel durch Quetschverbindung von Ansätzen des Sammelkastens. Diese Variante weist den Vorteil auf, dass gewisse Arbeitsgänge der mechanischen Montage der Rohrplatte an die Enden der Bündelrohre weggelassen werden.at such a variant is made of plastic material, for example produced cover of the collecting tank only mechanically mounted, for Example by crimp connection of approaches of the collection box. These Variant has the advantage that certain operations of the mechanical assembly of the tube plate to the ends of the bundle tubes omitted become.
Bei einer Ausführungsform sind die Rohraufnahmeausschnitte nur an einer der beiden Längsseiten der Rippen vorgesehen. In diesem Fall werden, unter der Voraussetzung, dass das Wärmetauschermodul mindestens zwei Wärmetauscher umfasst, zwei oder mehr Rohre nacheinander in jeden der in den Rippen ausgebildeten Aufnahmeausschnitte eingeführt. Somit kann der Ausschnitt zwei, drei oder sogar mehr Rohre enthalten.at an embodiment the tube receiving cutouts are only on one of the two long sides the ribs provided. In this case, provided that that the heat exchanger module at least two heat exchangers includes two or more tubes in succession into each of the ribs trained receiving cutouts introduced. Thus, the cutout contain two, three or even more tubes.
Bei einer anderen Ausführungsform weist die Rippe auf jeder der beiden Längsseiten Ausschnitte zur Aufnahme der Rohre auf. In diesem Fall sind die Wärmetauscherrohre auf den beiden Längsseiten der Rippen verteilt. Wenn das Wärmetauschermodul zum Beispiel zwei Wärmetauscher aufweist, sind die Rohre eines Wärmetauschers in den Rohraufnahmeausschnitten einer der Längsseiten eingeführt, während die Fluidzirkulationsrohre in den Rohraufnahmeausschnitten der anderen Längsseite eingeführt sind. Wenn das Wärmetauschermodul mehr als zwei Wärmetauscher aufweist, zum Beispiel drei, führt man die Rohre von zwei Wärmetauschern in die Rohraufnahmeausschnitte einer der Längsseiten und die Rohre des dritten Wärmetauschers in die Rohraufnahmeausschnitte der anderen Längsseite ein.at another embodiment has the rib on each of the two longitudinal sides cutouts for recording the pipes on. In this case, the heat exchanger tubes are on the two Long sides of the Spread ribs. If the heat exchanger module to Example two heat exchangers have, are the tubes of a heat exchanger introduced in the tube receiving cutouts one of the long sides, while the Fluid circulation tubes in the tube receiving cutouts of the other long side introduced are. When the heat exchanger module more than two heat exchangers has, for example, three leads to get the tubes from two heat exchangers into the tube receiving cutouts of one of the long sides and the tubes of the third heat exchanger into the tube receiving cutouts on the other long side.
Die Rohraufnahmeausschnitte der Rohre können über ihre ganze Länge eine konstante Breite aufweisen.The Pipe receiving cutouts of the pipes can have one over their entire length have constant width.
Bei einer bevorzugten Ausführungsvariante weisen die Rohraufnahmeausschnitte jedoch ein abgestuftes Profil auf, das sich vom Grund des Ausschnitts zum Einlass des Ausschnitts vergrößert.at a preferred embodiment variant however, the tube receiving cutouts have a stepped profile that from the bottom of the clipping to the inlet of the clipping.
Diese Ausführung ist besonders für den Fall geeignet, in dem die Wärmetauscher Fluidzirkulationsrohre mit verschiedenen Dicken aufweisen. Das abgestufte Profil des Rohraufnahmeausschnitts gestattet es, die Breite des Ausschnitts an die Dicke der Wärmetauscherrohre anzupassen.These execution is especially for suitable for the case in which the heat exchangers Have fluid circulation tubes with different thicknesses. The graduated Profile of the tube receiving cutout allows the width of the Section on the thickness of the heat exchanger tubes adapt.
Vorzugsweise weist jeder Rohraufnahmeausschnitt eine Wärmeisolieraussparung auf, die sich zwischen den Rohren des Wärmetauschers befindet. Diese Aussparung soll im Bereich des Möglichen die Erzeugung einer thermischen Brücke zwischen dem Teil der Rippen, der einem Wärmetauscher entspricht, und dem Teil der Rippen, der einem benachbarten Wärmetauscher entspricht, verhindern.Preferably Each Rohraufnahmeausschnitt has a heat insulating recess, which is between the tubes of the heat exchanger located. This recess should in the realm of the possibility of generating a thermal bridge between the part of the ribs, which corresponds to a heat exchanger, and the part of the ribs, which corresponds to an adjacent heat exchanger, prevent.
Vorzugsweise sind die Rippen und/oder die Rohre mit einer Lötplattierung bedeckt.Preferably the ribs and / or the tubes are covered with a solder cladding.
Des Weiteren sind vorzugsweise die Schmalseiten der Rippen umgebogen und durch Löten am Bündel befestigt.Of Furthermore, the narrow sides of the ribs are preferably bent over and by soldering at the bunch attached.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschermoduls mit mindestens zwei Wärmetauschern, die jeweils aus einem zwischen zwei Sammelkästen angeordneten Bündel bestehen, das aus Fluidzirkulationsrohren gebildet wird, die an den Sammelkästen angebracht werden und den Wärmetauschern des Moduls gemeine Kühlrippen durchqueren, wobei die Rippen die Form eines länglichen Rechtecks mit zwei Längsseiten und zwei Schmalseiten aufweisen.Furthermore The invention relates to a method for producing a heat exchanger module with at least two heat exchangers, each consisting of a bundle arranged between two headers, which is formed from fluid circulation pipes which are attached to the collecting boxes and the heat exchangers module common cooling fins traverse, wherein the ribs in the form of an elongated rectangle with two long sides and have two narrow sides.
Gemäß der Erfindung umfasst das Verfahren die folgenden Schritte:
- – Herstellen der Ausschnitte zur Aufnahme von Rohren an mindestens einer der Längsseiten der Rippen,
- – Einführen der Rohre mindestens eines Wärmetauschers in die an mindestens einer der Längsseiten der Rippen ausgebildeten Ausschnitte,
- – Löten der Rohre und der Rippen.
- Preparing the cutouts for receiving tubes on at least one of the longitudinal sides of the ribs,
- Inserting the tubes of at least one heat exchanger into the cutouts formed on at least one of the longitudinal sides of the ribs,
- - soldering the tubes and ribs.
In dem Fall, in dem mindestens einer der Wärmetauscher aus einer Rohrplatte und einem Metalldeckel besteht, werden der Deckel, die Rohrplatte und das Bündel durch Löten in einem einzigen Arbeitsgang montiert. Wenn alle Rohrplatten und alle Deckel aus Metall, zum Beispiel aus Aluminium, bestehen, wird das Modul in einem einzigen Arbeitsgang durch Löten montiert, und es kann auf alle mechanischen Arbeitsgänge verzichtet werden.In in the case where at least one of the heat exchangers is made of a tube plate and a metal lid, the lid, the tube plate and the bundle by soldering mounted in a single operation. If all tube plates and all lids are made of metal, for example of aluminum The module can be mounted in a single operation by soldering, and it can work all mechanical operations be waived.
Wenn mindestens einer der Wärmetauscher aus einer Metallrohrplatte besteht und der Deckel des Sammelkastens nicht aus Metall, zum Beispiel aus einem Kunststoffmaterial, besteht, können die Rohrplatte und das Bündel durch Löten in einem einzigen Arbeitsgang montiert werden. Danach wird der Sammelkasten in einem nachfolgenden Arbeitsgang mechanisch montiert.If at least one of the heat exchanger a metal tube plate and the lid of the header not made of metal, for example of a plastic material, can the tube plate and the bundle by soldering be mounted in a single operation. Then the collection box mechanically assembled in a subsequent operation.
Gemäß einer Ausführungsvariante umfasst das Verfahren der Erfindung die folgenden Schritte:
- – Löten der Sammelkästen und der Fluidzirkulationsrohre der mindestens zwei Wärmetauscher in einem einzigen Arbeitsgang,
- – Herstellen der Ausschnitte zur Aufnahme der Rohre an mindestens einer der Längsseiten der Rippen,
- – Einführen der Rohre der beiden Wärmetauscher, die durch Löten in den an einer der Längsseiten der Rippen hergestellten Ausschnitten montiert werden.
- Soldering the collecting boxes and the fluid circulation tubes of the at least two heat exchangers in a single operation,
- Preparing the cutouts for receiving the tubes on at least one of the longitudinal sides of the ribs,
- - Inserting the tubes of the two heat exchangers, which are mounted by soldering in the cut-outs made on one of the longitudinal sides of the ribs.
Bei dieser Ausführungsform werden die Rohre in die Rohraufnahmeausschnitte eines Rippenblocks eingezwängt, und die Verbindung zwischen den Fluidzirkulationsrohren und den Rippen ist mechanischer Art.at this embodiment The tubes are inserted into the tube receiving cutouts of a rib block constrained and the connection between the fluid circulation tubes and the Ribs are mechanical.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen noch bei Lektüre der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen hervor, die unter Bezugnahme auf die angehängten Figuren beispielhaft angeführt werden. In diesen Figuren zeigen:Further Features and advantages of the present invention still go reading the following description of embodiments, the with reference to the attached figures exemplified become. In these figures show:
Das
in
Der
Kühler
Des
Weiteren wird der Kondensator
Den
Wärmetauschern
Darüber hinaus
sei darauf hingewiesen, dass die Rippe
Der
Sammelkasten
Der
erste Teil
Der
zweite Teil
Der
Sammelkasten
Der Wärmetauscher wird wie folgt montiert. Man montiert gesondert die Sammelkästen jedes der beiden Wärmetauscher und die jeweiligen Rohre jedes der Wärmetauscher.Of the heat exchangers is mounted as follows. You separately install the collection boxes each the two heat exchangers and the respective tubes of each of the heat exchangers.
Andererseits
werden die Rippen so übereinander
angeordnet, dass sich die Ausschnitte
In
Bei
dieser Variante weist der Wärmetauscher einen
Sammelkasten
Diese
Realisierung stellt somit eine Vereinfachung der vollständig mechanischen
Montage der Rohrplatte dar, die außer dem Vorsehen einer Dichtung
zwischen der Platte und jedem der Rohre das Aufweiten des Endes
der Rohre
In
Die
Rippen
Die
beiden Abschnitte
In
Der
Kühler
Der
Sammelkasten
Der
Kondensator
Die
das Wärmetauschermodul
bildende zweite Unterbaugruppe besteht aus einem Stapel von Rippen
In
Es
gibt zwei Varianten des Verfahrens zur Herstellung des in den
Natürlich kann
diese Ausführungsart
auf verschiedene Weise variiert werden. Es ist zum Beispiel möglich, nur
die Rohrplatte
Bei
einer zweiten Ausführungsweise
des Verfahrens werden die beiden Wärmetauscher
Der
Hauptvorteil einer mechanischen Verbindung besteht darin, dass sie
den Einsatz von gebogenen Rohren mit Kanälen gestattet. Aus Gründen der
mechanischen Festigkeit ist der Einsatz von flachen Rohren ohne
Kanäle
bei dieser Herstellungsart verboten. Die Kontrolle von Leckagen
an den Wärmetauschern
kann somit vor der Montage an die Rippen
Des
Weiteren gestattet der Einsatz von ebenen Rippen, wie zum Beispiel
den Rippen
In
Der
Rohraufnahmeausschnitt
Es
sind auch andere Ausführungsvarianten möglich. Die
Rohraufnahmeausschnitte können
zum Empfang von mehr als zwei Rohren, zum Beispiel von drei oder
mehr Rohren, vorgesehen sein. An jeder der Seiten
Natürlich ist die Erfindung nicht auf die zuvor beispielhaft beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und umfasst auch andere Varianten.of course is the invention is not limited to the embodiments described above by way of example limited and includes other variants.
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