DE6602685U

DE6602685U - Waermaustauscher, insbesondere kuehler fuer kraftfahrzeug-verbrennungsmotore, mit zwischen kuehlmittelleitungen desselben angeordneten, als abstandshalter dienenden beitblechen zur fuehrung eines kuehlluftstromes und vorrichtung zur herstellung der

Info

Publication number: DE6602685U
Application number: DE6602685U
Authority: DE
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1963-02-19
Filing date: 1964-01-17
Publication date: 1969-07-17
Also published as: GB1009057A; DE6912393U; DE1527970A1; DE1527970C3; DE1451216A1; DE1527970B2; US3214954A

Description

• ■

Der Patentanwalt Dipl.-Ing'«W.--Beyer·*'

ίΟΟΟ FRANKFURT/MAIN FREIHERR-VOM-STEIN-STRASSE

Ford-Werke Aktiengesellschaft F 25 197/17£

Köln / Rhein

Henry-Ford-Strasse

Gebrauchsmusteranmeldung

Wärmetauscher, insbesondere Rippenr ohrkühl er für Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotoren, y-

ΐ ι Die Erfindung bezieht sich auf mit flüssigem und gasförmigem ' ' Medium arbeitenden Wärmetauscher, insbesondere Rippenrohr-

'< kühler für Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotoren und betrifft

j ; die Ausbildung von zwischen dessen Rohrleitungen angeordne-

^ j ten als Abstandshalter dienenden Rippen. Obgleich die An-

i wendung der erfindungsgemäßen Rippenausführung nicht auf ein

bestimmtes Gebiet beschränkt ist, soll sie vorwiegend als

■"" Teil des Hauptkülilsystems eines Motors dienen.

Ein Rippenrohrkühler enthält für gewöhnlich, einen oberen und einen unteren Wasserkasten für das flüssige Medium in ent— sprechender Verbindung mit dem Kühlmantel des Motors und ' ein zwischen den beiden Wasserkasten angeordnetes Rippenrohrsystem zum Durchgang des flüssigen Mediums in dünnen Strömen von einem Wasserkasten zum anderen durcii eine Anzahl iron im Abstand zueinander angeordneten Rohrleistungen aus entsprechendem Wärmeaustauschmaterial. Zwischen jedem Paar dieser Rohrleitungen strömt Kühlluft hindurch, ran die von dem flüssigen Medium, beispielsweise Wasser getragene Wärme-ab- und aufzunehmen. Um den Wärmeaustausch zu fördern, sind zwischen den Rohren und mit diesen wärmeleitend verbunden,

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Rippen angeordnet, die gleichzeitig als Abstandshalter für die Rohre dienen und gewöhnlich aus einem dünnen Streifen eines? entsprechenden Metalles oder einer entsprechenden Legierung, z.B. Kupfer, Messing usw. bestehen. Die einzelnen Rippen eines Abstandshalters sind durch Übergangsstücke zusammengehalten, derart, daß sich gewellte Abstanshalter ergeben, die zwischen den Rohrleitungen eingefügt sind, um den Luftzwischenraum in eine Anzahl schmaler Luftzellen zu unterteilen.

Es ist bereits bekannt, daß eine wirkungsvolle Ausnutzung des Kühlluftstromes erfolgt, wenn der größte Teil des Kühlluftstromes in direktem Kontakt mit den Abstandshaltern bzw. Rippen und/oder den Wänden der Rohrleitungen gebracht werden kann. Dies führte zur Anordnung von Querwellungen im Luft-Zwischenraum, um eine undulierte Luftströmung in dem Luftdurchlaß durch die einzelnen Luftzellen zu erzeugen. Bei anderen Ausführungen sind Durchtrittsöffnungen in den Rippen: vorgesehen, um der Luft beim Durchströmen des Rippenrohr-■ systems zu erlauben, von einer Luftzelle in eine andere zu strömen. In Weiterbildung dieser Ausführung sind bereits sogenannte an den Durchtrittsöffnungen angrenzende Jalousien vorgesehen, um die Luft durch diese Durchtrittsoffnungen besser zu lenken.

Diese mit Jalousien ausgerüsteten Rippen weisen jedoch gewisse unerwünschte Eigenschaften auf. Einige von diesen sind Unzulänglichkeiten im Grundaufbau, während andere von dem Verfahren und den Werkzeugen herrühren, die angewandt werden, um den berechneten Aufbau zu verwirklichen. Aufbauschwächen bestehen in unsachgemäßer Stellung, Ausrichtung und Formgebung der anzuordnenden Jalousien. Dies kann die Wirksamkeit des gesamten Kühlsystems dadurch vermindern, daß der Luftstrom irregeführt oder fehlgeleitet wird. Eine Steigerung

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des Kühl-Nutzeffektes des Rippenrohrsystems auf einen Höchstmöglichen Grad kann .jedoch nur dann erfolgen, wenn die Berührung der Luft mit dem Metall auf den höchstmöglichen Grad ohne ungebührliche Dämpfung oder ungebührlichen Strömungswiderstand gesteigert wird«

In der Vergangenheit ist sehr häufig der Wert einer Laminar- ;strömung entweder übersehen oder verworfen worden infolge einer fehlgeleiteten Suche nach einem Aufbau mit höchster gesteigerter Turbulenz* V/eiter haben Verfahren, die bisher zur Gestaltung der Rippen angewendet wurden, zu unebenen Rippenoberflächen geführt, wodurch eine wirksame Lötung, mit der die Rippen bzw« der Abstandshalter an den benachbarten Rohrleitungen befestigt wird, beeinträchtigt wurde. /Beides, wowohl die unebene Rippenoberfläche als auch die ^beeinträchtigte Lötung führen zu unzulänglichen Verbindungen und zur Verstopfung der Luftdurchgänge.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Kühli'ippe für -Wärmetauscher der vorgenannten Art, welche die Wärme aufnahme eines Luftstromes, der durch einen solchen Wärmetauscher geht, vergrößert, während Stauungen eines solchen Luftstromes, die nicht zum Wärmetausch beitragen, vermindert iverden.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch, daß jede Rippe des Abstandshalters eine streifenförmige planare Grundplatte und eine Anzahl getrennt voneinander liegender aus einem Stück mit der Grundplatte bestehender Querlappen aufweist, die aus der Ebene der Grundplatte, wenigstens je eine an ihnen angrenzende Durchgangsöffnung belassen, herausgeformt und zu getrennt voneinander liegenden JaIousiegruppen zusammgefaßt sind und jede dsr einzelnen

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Oalousiegruppen durch mit der Grundplatte aus einem Stück bestehenden Querstegen begrenzt ist "and jede Jalousiegriipjgte eine erste und eine zweite ,jeweils vom Nächstliegenden Quersteg getragene und sich aus der Ebene der Grundplatte nach ,jeweils einer der entgegengesetzten Seiten der Grundplatte erstreckende TJmIenkjalousie und mehrere zwischen diesen Umlenkjalousien liegende, sich durch die Ebene der Grundplatte nach beiden Seiten erstreckende Zwischenjalousien aufweist und die Erstreckung dieser Zwischenjalousien nach jeweils einer der beiden Seiten der Grundplatte geringer ist als diejenige der sich nach der entsprechenden Seite der Grundplatte erstreckenden Umlenkjalousie.

Einzelheiten und weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht eines Kraftfahrzeugkühlers mit Anwendung der Abstandshalter bzw. Rippen gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines die Rippen

gemäß der Erfindung enthaltenden ilbständshaiters in zum Teil gefaltetem und ungefa.ltetem Zustand und

Fig. 3 eine schematische Ansicht von zwei im Schnitt dargestellten Rippen zu beiden SeiteiQ einer

Der in Fig. 1 dargestellte Wärmetauscher in Gestalt eines Rippenrohrkühlers für Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotoren enthält einen Kühlerkern 11 mit einem oberen und unteren Wasser

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kasten 12 und 13 die mit der nicht dargestellten Auslaß- bzw. Einlaßleitung des Kühlmantels eines Motorzylinderblockes verbunden sind. Damit das Kühlwasser vom oberen Wasserkasten in den unteren fließen kann, weist der Kühlerkern 11 mehrere Rohrleitungen 14- auf, die durch Abstandshalter 15 gegeneinander abgestützt sind. Der in der Zeichnung, insbesondere Hg. 2 dargestellte Abstandshalter 15 zeigt eine zickzackförraige Linienführung mit einer Reihe von Rippen 16 zwischen den bogenförmigen Übergangsstücken 17. Jeder Abstandshalter 15 und damit die Rippe 16 erstrecken sich zwischen den einander gegenüberliegenden Wänden zweier benachbarter Rohrleitungen 14- um den vorhandenen Durchgang für die Kühlluft in eine Anzahl relativ kleiner Strömungswege oder Luftzellen 18 zu unter- ■ teilen. In üblicher Weise sind die Vorder- und Rückseite des

aus den Rohrleitungen 14- aufgebauten Kühlerkernes zuerst in ein Flußmittel und dann in ein geschmolzenes Lötmittel getaucht. Wenn die Rohrleitungen und Abstandshalter bzw. Rippen entsprechend gleichmäßig ausgebildet sind, so daß ein durchgehender Kontakt zv/isehen ihnen von der Vorderseite bis zur Rückseite des Kühlerkernes, bzw. umgekehrt,, vorhanden ist, so erfolgt ein kapillarer Fluß des Lötmittels zur Mitte des Kühlerkernes hin und somit eine zwangsläufige Verlötung der Teile im wesentlichen über die ganze Tiefe des Kühlerkernes um den freien Wärmefluß in den, Rippen von den Rohrleitungen her zu sichern.

Die Gestaltung der erfindungsgemäßen Rippen wird nachstehend mit bezug auf Fig., 2 und J beschrieben.

Da sich sämtliche Rippen in ihrer Ausführung gleichen^ wird nachfolgend nur eine Rippe 16 beschrieben. In dieser Rippe

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sind Gruppen von parallelen, querliegenden Durchgangsöffnungen 19, 24 und 26 vorgesehen, durch welche die Kühlluft in den vorgenannten Luftzellen 18 von einer zur anderen strömen kann. Die Durchgangsöffnungen 19 und an diese angrenzende sogenannte Jalousien 28 sind durch Einschnitte in dem planaren Grundkörper 20 und Herausbiegen des zwischen diesen Einschnitten liegenden Streifenmaterials aus der Grundebene heraus hergestellt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel (Fig. 2 und 5) sind zwei Gruppen A und B vorgesehen, von denen jede aus mehreren Durchgangsöffnungen 19 zwischen Jalousien 28 besteht die parallel zueinander und mit bezug zur Grundebene der Rippe im gleichen aber im Verhältnis zur angrenzenden Gruppe im entgegengesetzten Winkel geneigt sind. Obgleich das Ausführungsbeispiel eine Rippe mit nur zwei solcher Gruppen zeigt, ist es selbstverständlich, daß eine oder mehrere zusätzliche Gruppen vorgesehen werden können, wobei die Jalousien jeder Gruppe entgegengesetzt zu denen der benachbarten Gruppe geneigt sind.

Die Teile des Grundkörpers, die sich an den äußeren Enddur chgangsöffnungen 24 anschließen, bilden äußere Uaalenkjalousien 25, v/elche an ihrer Basis so abgebogen sind, daß sie sich von einer Seite des Grundk.örpers weg erstrecken. Die sich an den inneren Dur chgangsiS ff nungen 26 (Fig. 2) anschließenden Teile des Grundkörpers bilden innere Umlenkjelousien 27» Die inneren Uralenkjalousien 27 erstrecken sich vom Grundkörper aus auf der den äußeren Umlenkjalousien gegenüberliegenden Seite und in entgegengesetzter Richtung. Weiter liegt jede der äußeren Umlenkjalousien 25 parallel zur nächsten inneren Umlenkjalousie 27. Der Rest des Grundkörpers 20 stellt jeweils ein^n zwischen den Gruppen A und E liegenden mittleren Querträger 21, sowie zwei Seitenträger

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und zwei äußere Querträger 23 dar (Fig. 2 und 3). Während die aus der Ebene des Grundkörpers 20 vorspringende Kante jeder äußeren UmIenkjalousie 25 zum nächstliegenden mittleren Querträger 21 hin geneigt ist, also bei einer mit zwei Gruppen A und B versehenen Rippe, zu deren Mitte hin, ist die vorspringende Kante jeder der inneren Umlenkjalousien 27 nächstliegenden äüSeren Umlenkjalousie 25 oder von der Rippen— mitte aus weg geneigt.

Die zwischen ilen Durchgangsöffnungen 39 einerseits und zwischen den Durchgangsöffnungen 19 und 24 sowie 26 andererseits liegenden Materialstreifen bilden Zwischenjalousien 28, von denen jede um ihre Längsachse aus der Ebene des Grundkörpers herausgedreht .i.3t, so daß sie sich mit ihren freien Kanten in entgegengesetzten Richtungen erstrecken. Es ist jedoch zu bemerken, daß die ErStreckung der ZwischenJalousien 28 von der Grundebene aus zu beiden Seiten des Grundkörpers geringer ist als die Erstreckung der Uralenkjalousien 25 und 27. Die Zwischenjalousien 28 liegen ebenfalls parallel zueinander und parallel zu den UmlenkJalousien 25 und 27» mit denen sie eine Jalousiegruppe A bzw« B bilden.

Die Jalousien 25, 27 und 28 sind außer an den Kanten mit denen sie im Verhältnis zu den Quer- und Seitenträgern 21, 22 und 23 gedreht odor gewunden sind eben und weisen entlang ihrer im wesentlichen ganzen Länge und Breite eine glatte, flache Oberfläche auf. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der zwischen den inneren Umlimkjalousien 27 liegende mittlere Querträger 21 von im wesentlichen gleicher Breite wie diese Umlenkjalousien. Die Hauptquerabmessung jeder Jalousie wird vorzugsweise so schmal gewählt, wie es das Herstellungsverfahren und die Pestigkeitsanforderung zulassen. Derartige Jalousien in ihrer Anhäufung bieten einem

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Luftstrom die froßte praktische Gleitoberfläche dar, gekoppelt mit einem Minimum an Dämpfung im "Vernältnis zu einem Maximum an Wärmeaustausch.

Die Umlenkjalousien 25 und 27 erstrecken sich, wie vorerwähnt, mit ihrer freien Längskante weiter von der Ebene des Gnmdkörpers 2-0 weg als öde Zwischenjalousien 28* Auch sind die Enddurchgangsöffnungen 2A- und 26 etwas breiter als die zwischenliegenden Durchgangsöffnungen 19. Die Durchgangsöffnungen 2A- und 26 und die Umlenkjalousien 25 und 27 sind so ausgeformt, bemessen und in Stellung gebracht, daß sie einen ersten Umlenkeffekt mit bezug auf einen Luftstrom liefern, der in eine der Luftzeilen 18 eintritt, so daß er in eine angrenzende Luftzelle 18 weiterströmt und gegebenenfalls aus dem Kühler an der der Eintrittsseite entgegengesetzt liegenden Austrittsseite heraustritt. Im Zusammenwirken mit den Durchgangsöffnungen 19 und den ZwischenJalousien 28 strömt die Luft entlang de- Jalousieflächen von Ltiftzelle zu Luftzelle bis der Weg eines Luftteilchens, wie in Fig. durch die Pfeile angedeutet, gegen den mittleren Querträger 21 strömt, v/o er durch die innere Umlenkjalousie 27 umgelenkt wird und somit die anfängliche Direktbewegung des Luftstromes von Luftzelle zu Luftzelle versperrt wird. Eäese Umlenkjalousie 27 lenkt die Richtung des auf sie auftreffenden Luftströmtej Ies um zu einer aus den Durchtrittsöffnungen und Jalousien gebildeten Gruppe der· angrenzendem Rippe, wobei diese Gruppe der Gruppe, durch welches der Luftstromteil vorm Umlenken durch die Jalousie 27 hindurchging, entgegengesetzt ausgeführt ist. ·

Anzahl, GrUße, Ausrichtung und Stellung der Jalousien, wie dargestellt und beechrieben, liefern einen unerwarteten Vor-

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teil dadurch, daß eine erhebliche Verminderung des Materialbedarfes für eine gegebene Einheit möglich ist. Bei dem AuS-führunKsbeispiel ist jede Rippe etwa 33mm lang und der Abstand zwischen den Biegelinien der äußeren Umlenkjalousien beträgt etwa 30mm. Diese Ausführung liefert einen mittleren Querträger 21, zwei innere UmlenkJalousien 27, vierzehn ZwischenJalousien 28 und zwei äußere UmlenkJalousien 25 innerhalb einer Strecke von 30mm. Bei dieser Ausführung der Rippe ergeben sich somit wenigstens, zwölf und vorzugsweise vierzehn oder mehr Jalousien auf etwa 25mm Länge, gemessen auf der Längsachse des Grundkörpers. Es ist selbstverständlich, daß diese Bemessung entlang einer Linie erfolgt, die quer zur Längsabmessung des zur Herstellung eines Abstandshalters dienenden Materialstreifens liegt, von dem die einzelnen Rippen einen Teil bilden.

Die erfindungsgemäße Rippe ist so gestaltet, daß sie die laminare Strömung vergrößert und den Kontakt mit einer größeren Menge kalter bzw. leicht angewärmter Luft in einem größeren Bereich einer unverschlämmten Wärmeaustauschfläche je Zeiteinheit oder je Lufteinheitdurchgang zuläßt. Di<* Be- I zeichnung "unverschlämmt" bezieht sich hier auf die Er- f scheinung, bei d^r*eine Wärmeaüstauschf lache durch einen «an- ■ f haftenden Luftfilm verdeckt ist.

Schutzanspräche /

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Claims

SchutzansOriiche

1. Wärmetauscher, insbesondere Rippenrohrkühler für Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotore, mit parallel zu den im räumlichen Abstand getrennt voneinander liegenden Rohren verlaufenden, in wärmeleitender Verbindung mit ihnen stehenden und aus mit Schlitzen versehenen Rippen gebildeten, gewellten Abstandshaltern, wobei jede Rippe des Abstandshalters eine streifenjiörmige planare Grundplatte und eine Anzahl getrennt voneinander 1' egender aus einem Stück mit der Grundplatte bestehender Querlappen aufweist, die aus der Ebene der Grundplatte, wenigstens je eine an ihnen angrenzende Durchgangsöffnung belassend, herausgeformt sind, dadurch gekennzeichnet , daß die Querlappen (25, 27, 28) zu getrennt voneinander liegenden und entgegengesetzt zueinander gerichteten Jalousiegruppen (A,, B) zusammengefaßt sind, jede der einzelnen Jalousiegruppen dui'ch mit der Grundplatte (20) aus einem Stück bestehenden Querstegen (21, 23) begrenzt ist und jede Jalousiegruppe eine erste und eine zweite jeweils vom nächstliegenden Quersteg getragene und sich aus der Ebene der Grundplatte nach jeweils einer der entgegengesetzten Seiten der Grundplatte erstreckende Umlenkjalousie (25, 27) und mehrere zwischen diesen ümlenkJalousien liegende, sich durch die Ebene der Grundplatte nach beiden Seiten erstreckende ZwischenJalousien (27) aufweist und die Erstreckung dieser Zwischenjelousien nach jeweils einer der beiden Seiten der Grundplatte geringer ist als diejenige der sich nach der entsprechenden Seite der Grundplatte erstreckenden Umlenkjalousie.

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2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Grundplatte (20) zwisehen den Querstegen (21, 23) mit mehreren im Abstand in Reihe hintereinander liegenden Querschnitten versehen ist und das zwischen den Querschnitten liegende Material an den beiden Enden aus der Ebene der Grundplatte zu den «»lerverl auf enden Umlenk- und Zwischenjalousien (25? 27, 28) herausgeformt ist derart, daß jede Umlenkjalousie (25, 27) entlang einer Querlinie einseitig und jede Zwischenjelousie (28) um ihre Mittelquerlinie nach beiden Seiten aus der Grundplatte (20) herausgedreht sind und die Haupt- und Mittelteile der 2iwischenjalousien (28) planar sind und parallel zur ersten und svreite-n Umlenkjalousie (25, 27) verlaufen.

3- Wärmetauscher nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß die zu einer ersten und zv/eiten Gruppe (A, B) zusammengefaßten Jalousien (25, 27, 28) innerhalb jeder Gruppe auf dem Hauptteil ihrer betreffenden Länge parallel miteinander ausgebildet sind und einen spitzen Winkel mit dar Grundplatte (20) bilden.

4. Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß jede eine Rippe (16) bildende Grundplatte (20) entlang ihrer Längsachse mit wenigstens 12 Jalousien je laufende 25min vere-ahen ist und diese Jalousien mit der Grundplatte einen V/inkel von etwa 25° bis 30° einschließen.

5. Wärmetauscher nach Anspruch* 1? bis 4, dad u r c h gekennzeichnet , daß die Rippen (16) miteinander durch bogenförmige Übergangsstücke (T7) zu einem zickzackförmig gefalteten Abstandshalter (15) verbunden sind.

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