EP0789213A2 - Wärmeübertrager für ein Kraftfahrzeug - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a heat exchanger for a motor vehicle, with a unit consisting of two manifolds and a fins / tube block integrated between them for a first circuit for guiding a heat exchanger medium and with heat exchanger means for at least one further circuit for guiding another heat exchanger medium.
- a front area of a motor vehicle which is provided with a heat exchanger in the form of a cooler.
- a strut is provided, which is tubular and is provided at its ends with line connections for integration into a coolant circuit.
- the strut therefore represents a heat exchanger tube. This makes it possible to arrange a further coolant circuit in the immediate vicinity of the first coolant circuit of the cooler.
- the strut serves in particular as an oil cooler for a servo oil circuit in a power steering system.
- the object of the invention is to provide a heat exchanger of the type mentioned at the outset, which enables the integration of the at least two different circuits of heat transfer media with little structural outlay.
- the unit consisting of manifolds and fins / tube block is subdivided into at least two mutually independent heat transfer areas, the heat transfer means for the at least one further circuit being integrated in at least one heat transfer area.
- the already existing elements of a heat exchanger known per se, in particular a cooler are modified in a simple manner in order to be able to integrate at least two circuits of different heat transfer media.
- Additional components as is the case in the prior art due to the heat exchanger tube designed as a strut, are not required in the solution according to the invention, as a result of which both the structural outlay and the installation time for installing or removing the heat exchanger are considerable compared to the prior art is reduced.
- the solution according to the invention requires less space than in the prior art. Compared to the prior art, fewer individual parts are provided, the solution according to the invention has a lower weight and a lower cost is achieved.
- At least one partition arrangement is provided in each of the two collecting pipes at the same height for dividing each collecting pipe into the mutually independent heat transfer areas.
- the at least one partition arrangement is formed by two end walls, which leave a space between them.
- the provision of two end walls prevents the heat transfer media from mixing in the event of a leak in the region of the end walls. By the two spaced apart End walls thus secure separation of the heat transfer media is achieved.
- the space delimited by the two end walls is provided with a control hole leading outwards.
- This control hole serves as a leakage hole, which reveals leaks in the circuits in the area of the end walls.
- a heat exchanger (1) according to FIGS. 1 to 3 represents a cooler which is intended for installation in a motor vehicle.
- the cooler has two side collecting tubes (2, 3), between which a rib / tube block (4) extends in a manner known per se.
- the fins / tube block (4) has a multiplicity of flat tubes (5) arranged parallel and at a distance from one another, between which corrugated fins are arranged in a manner which is not shown but is known.
- the cooler (1) is divided into two different cooling areas (19, 20), of which the upper cooling area (19) in FIG. 1 is part of a cooling circuit for cooling an engine of the motor vehicle.
- a first pipe (6) which connects to the header pipe (2) in an upper end area, serves as the inlet of this cooling circuit to the cooler (1), a lower pipe (7), which is located in the area of a lower end of the cooling area (19). for the first cooling circuit is connected to the manifold (2), forms a return for this cooling circuit.
- the flow chamber is located halfway through its flow chamber provided for the upper cooling circuit partition wall divided into two chamber sections.
- a lower cooling area (20) of the cooler (1) is completely separated from the upper cooling area (19) in terms of flow.
- the lower cooling circuit has oil as the cooling liquid, so that the lower cooling region (20) represents an oil cooler.
- this lower cooling area in the heat exchanger system (1) serves to cool servo oil for power steering of the motor vehicle.
- this lower cooling area (20) can also be used for other types of coolers.
- Both manifolds (2, 3) are provided at the same height, ie at the same length of the respective manifold (2, 3), each with a partition arrangement (10) which consists of two end walls (14, 16) arranged parallel and at a distance from one another .
- the two upper end walls (14) close off the two upper flow chambers of the manifolds (2 and 3) for the first cooling circuit to the lower cooling area (20).
- the two lower end walls (16) of the partition arrangement (10) close a lower flow chamber in each manifold (2, 3) upwards, both flow chambers in the manifolds (2, 3) being part of the lower cooling area (20) for a further cooling circuit with a cooling liquid different from the cooling liquid for the upper cooling circuit.
- two further pipe connections (8, 9) are connected to the lower flow chamber of the collecting pipe (2), the pipe (8) forming an inlet and the pipe (9) forming a return for the cooling circuit of the lower cooling area (20).
- An intermediate space (15) remains between the two end walls (14, 16) of each partition arrangement (10) and serves as a leakage space. If one of the two end walls (14, 16) is leaking, the leaking coolant enters this space (15) so that it cannot mix with the coolant of the other cooling circuit. Also in the event that both end walls (14, 16) are leaking, no cooling liquid can enter the cooling circuit of the other cooling area (19, 20), since the cooling liquids (2) will only mix with one another in the intermediate space (15). However, due to the significantly higher pressures in the respective flow chambers of the two cooling areas (19, 20), the mixed cooling liquids from the intermediate space (15) will not be able to get into the upper or lower cooling area (19, 20).
- the intermediate space (15) in the collecting pipe (2) is provided with a control bore (17) leading to the outside.
- the control hole (17) leading to the outside.
- a partition (11) is provided at the level of the two partition wall sections (10) instead of a flat tube (5). provided, the outer dimensions of which correspond to those of a flat tube (5).
- the separating web (11) has a full cross section.
- a total of four flat tubes (5) are assigned to the lower cooling area, two upper flat tubes (5) being assigned to the inlet and two lower flat tubes (5) to the return.
- a bulkhead (12) divides the lower flow chamber of the manifold (2) into two sections, which causes the cooling liquid to circulate through the flat tubes (5).
- a bypass bore (13) provided in the bulkhead (12) prevents a pressure drop in the lower cooling circuit.
- the lower ends of the lower flow chambers of the two manifolds (2 and 3) are each closed by an end wall (18).
- the cooler (1) according to FIGS. 1 to 3 thus has two completely independent cooling circuits, essentially using the components of a cooler known per se.
- the modification of a known cooler to the cooler according to the invention with two mutually independent cooling circuits is carried out by a few and simple measures, in that additional end walls (14, 16) are drawn into the header pipes (2 and 3) and one of the flat pipes (5) at the level of End walls (14, 16) is replaced by a separator (11) with a full cross section.
- the additional pipe connections can also be connected with little effort.
- the heat exchanger according to the present invention is not only a cooler, i.e. can be used as a condenser, but also as a radiator in an analogous manner.
- the only difference is the choice of suitable heat transfer media, namely heating liquids in contrast to the cooling liquids described.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager für ein Kraftfahrzeug, mit einer Einheit aus zwei Sammelrohren und einem zwischen diesen eingebundenen Rippen/Rohrblock für einen ersten Kreislauf zur Führung eines Wärmeübertragermediums sowie mit Wärmeübertragermitteln für wenigstens einen weiteren Kreislauf zur Führung eines weiteren Wärmeübertragermediums.
- Aus der DE 41 00 483 C2 ist ein Frontbereich eines Kraftfahrzeugs bekannt, der mit einem Wärmeübertrager in Form eines Kühlers versehen ist. Zur Versteifung des Frontbereichs der Fahrzeugkarosserie auf Höhe des Kühlers ist eine Verstrebung vorgesehen, die rohrförmig ausgebildet ist und an ihren Enden mit Leitungsanschlüssen zur Einbindung in einen Kühlflüssigkeitskreislauf versehen ist. Die Verstrebung stellt daher ein Wärmeübertragerrohr dar. Dadurch ist es möglich, in unmittelbarer Nähe zu dem ersten Kühlflüssigkeitskreislauf des Kühlers einen weiteren Kühlflüssigkeitskreislauf anzuordnen. Die Verstrebung dient insbesondere als Ölkühler für einen Servoölkreislauf einer Servolenkung.
- Aufgabe der Erfindung ist es, einen Wärmeübertrager der eingangs genannten Art zu schaffen, der mit geringem baulichem Aufwand die Integration der wenigstens zwei unterschiedlichen Kreisläufe von Wärmeübertragermedien ermöglicht.
- Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in der Einheit aus Sammelrohren und Rippen/Rohrblock eine Unterteilung in wenigstens zwei voneinander unabhängige Wärmeübertragungsbereiche vorgenommen ist, wobei in wenigstens einem Wärmeübertragungsbereich die Wärmeübertragermittel für den wenigstens einen weiteren Kreislauf integriert sind. Dadurch werden in einfacher Weise die bereits vorhandenen Elemente eines an sich bekannten Wärmeübertragers, insbesondere eines Kühlers, modifiziert, um wenigstens zwei Kreisläufe unterschiedlicher Wärmeübertragermedien integrieren zu können. Zusätzliche Bauteile, wie dies beim Stand der Technik durch das als Verstrebung gestaltete Wärmeübertragerrohr der Fall ist, werden bei der erfindungsgemäßen Lösung nicht benötigt, wodurch sowohl der bauliche Aufwand als auch die Montagezeit für den Ein- oder Ausbau des Wärmeübertragers gegenüber dem Stand der Technik erheblich reduziert ist. Durch die erfindungsgemäße Lösung wird ein geringerer Platzbedarf als beim Stand der Technik benötigt. Im Vergleich zum Stand der Technik sind weniger Einzelteile vorgesehen, die erfindungsgemäße Lösung weist ein niedrigeres Gewicht auf, und es wird ein verringerter Kostenaufwand erzielt.
- In Ausgestaltung der Erfindung ist in beiden Sammelrohren auf gleicher Höhe jeweils wenigstens eine Trennwandanordnung für eine Aufteilung jedes Sammelrohres in die voneinander unabhängigen Wärmeübertragungsbereiche vorgesehen. Dadurch wird in einfacher Weise die Unterteilung in zwei unterschiedliche Kreisläufe, die insbesondere für verschiedene Kühlflüssigkeiten vorgesehen sein können, geschaffen.
- In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die wenigstens eine Trennwandanordnung durch zwei Abschlußwände gebildet, die zwischen sich einen Zwischenraum belassen. Durch das Vorsehen von zwei Abschlußwänden wird verhindert, daß bei einer Leckage im Bereich der Abschlußwände eine Mischung der Wärmeübertragermedien erfolgt. Durch die beiden zueinander beabstandeten Abschlußwände wird somit eine sichere Trennung der Wärmeübertragermedien erzielt.
- In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der durch die beiden Abschlußwände begrenzte Zwischenraum mit einer nach außen führenden Kontrollbohrung versehen. Diese Kontrollbohrung dient als Leckagebohrung, die Leckagen der Kreisläufe im Bereich der Abschlußwände erkennen läßt.
- Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, das anhand der Zeichnungen dargestellt ist.
- Fig. 1
- zeigt in ausschnittsweiser Darstellung eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wärmeübertragers in Form eines Kühlers, bei dem in einer Einheit aus zwei seitlichen Sammelrohren und einem zwischen diesen eingebundenen Rippen/Rohrblock zwei unterschiedliche Kühlkreisläufe mit verschiedenen Kühlflüssigkeiten integriert sind,
- Fig. 2
- in vergrößerter Darstellung den Anschlußbereich für den Zusatzkreislauf des Kühlers nach Fig. 1, und
- Fig. 3
- eine Seitenansicht des Kühlers nach Fig. 1 in Richtung des Pfeiles III in Fig. 1.
- Ein Wärmeübertrager (1) nach den Fig. 1 bis 3 stellt einen Kühler dar, der für den Einbau in einem Kraftfahrzeug vorgesehen ist. Der Kühler weist zwei seitliche Sammelrohre (2, 3) auf, zwischen denen sich in an sich bekannter Weise ein Rippen/Rohrblock (4) erstreckt. Der Rippen/Rohrblock (4) weist eine Vielzahl von parallel und in Abstand zueinander angeordneten Flachrohren (5) auf, zwischen denen in nicht dargestellter, aber bekannter Weise Wellrippen angeordnet sind.
- Der Kühler (1) ist in zwei unterschiedliche Kühlbereiche (19, 20) unterteilt, von denen der in Fig. 1 obere Kühlbereich (19) Teil eines Kühlkreislaufes zur Kühlung eines Motors des Kraftfahrzeugs ist. Eine erste Rohrleitung (6), die in einem oberen Endbereich an das Sammelrohr (2) anschließt, dient als Zulauf dieses Kühlkreislaufes zu dem Kühler (1), ein unteres Rohr (7), das im Bereich eines unteren Endes des Kühlbereiches (19) für den ersten Kühlkreislauf an das Sammelrohr (2) angeschlossen ist, bildet einen Rücklauf für diesen Kühlkreislauf. Zur sicheren Führung einer Kühlflüssigkeit für den oberen Kühlkreislauf vom Sammelrohr (2) durch den Rippen/Rohrblock (4) zum Sammelrohr (3) und zurück ist wenigstens in dem Sammelrohr (2) auf halber Länge seiner für den oberen Kühlkreislauf vorgesehenen Strömungskammer eine die Strömungkammer in zwei Kammerabschnitte unterteilende Schottwand vorgesehen.
- Ein unterer Kühlbereich (20) des Kühlers (1) ist in strömungstechnischer Hinsicht vollkommen von dem oberen Kühlbereich (19) getrennt. Der untere Kühlkreislauf weist beim dargestellten Ausführungsbeispiel als Kühlflüssigkeit Öl auf, so daß der untere Kühlbereich (20) einen Ölkühler darstellt. Beim dargestellten Ausführungsbeisplel dient dieser untere Kühlbereich in dem Wärmeübertragersystem (1) zur Kühlung von Servoöl für eine Servolenkung des Kraftfahrzeugs. Selbstverständlich kann dieser untere Kühlbereich (20) auch für andere Arten von Kühlern eingesetzt werden. Beide Sammelrohre (2, 3) sind auf gleicher Höhe, d.h. auf gleicher Länge des jeweiligen Sammelrohres (2, 3), mit jeweils einer Trennwandanordnung (10) versehen, die aus zwei parallel und in Abstand zueinander angeordneten Abschlußwänden (14, 16) besteht. Die beiden oberen Abschlußwände (14) schließen die beiden oberen Strömungskammern der Sammelrohre (2 und 3) für den ersten Kühlkreislauf zu dem unteren Kühlbereich (20) hin dicht ab. Die beiden unteren Abschlußwände (16) der Trennwandanordnung (10) schließen eine untere Strömungskammer in jedem Sammelrohr (2, 3) nach oben ab, wobei beide Strömungskammern in den Sammelrohren (2, 3) Teil des unteren Kühlbereiches (20) für einen weiteren Kühlkreislauf mit einer von der Kühlflüssigkeit für den oberen Kühlkreislauf verschiedenen Kühlflüssigkeit sind. Dazu sind an die untere Strömungskammer des Sammelrohres (2) zwei weitere Rohranschlüsse (8, 9) angeschlossen, wobei die Rohrleitung (8) einen Zulauf und die Rohrleitung (9) einen Rücklauf für den Kühlkreislauf des unteren Kühlbereiches (20) bilden. Zwischen den beiden Abschlußwänden (14, 16) jeder Trennwandanordnung (10) verbleibt ein Zwischenraum (15), der als Leckageraum dient. Sollte einer der beiden Abschlußwände (14, 16) undicht sein, so tritt die leckende Kühlflüssigkeit in diesen Zwischenraum (15) ein, so daß sie sich nicht mit der Kühlflüssigkeit des anderen Kühlkreislaufes vermischen kann. Auch für den Fall, daß beide Abschlußwände (14, 16) undicht sind, kann keine Kühlflüssigkeit in den Kühlkreislauf des anderen Kühlbereiches (19, 20) eintreten, da sich die Kühlflüssigkeiten (2) lediglich in dem Zwischenraum (15) miteinander vermischen werden. Aufgrund der wesentlich höheren Drücke in den jeweiligen Strömungskammern der beiden Kühlbereiche (19, 20) werden die vermischten Kühlflüssigkeiten aus dem Zwischenraum (15) jedoch weder in den oberen noch in den unteren Kühlbereich (19, 20) gelangen können. Um Leckageverluste in einem der beiden Kühlkreisläufe oder in beiden Kühlkreisläufen erkennen und beheben zu können, ist der Zwischenraum (15) in dem Sammelrohr (2) mit einer nach außen führenden Kontrollbohrung (17) versehen. Sobald eine der beiden Abschlußwände (14, 16) leckt, so tritt die entsprechende Kühlflüssigkeit durch den Zwischenraum (15) und die Kontrollbohrung (17) nach außen. Je nach Beschaffenheit der Kühlflüssigkeit ist auch sofort erkennbar, welcher der beiden Kühlkreisläufe undicht ist.
- Um zu verhindern, daß die Zwischenräume (15) der beiden Trennwandanordnungen (10) durch ein Flachrohr miteinander in Verbindung stehen, ist auf Höhe der beiden Trennwandabschnitte (10) anstelle eines Flachrohres (5) ein Trennsteg (11) vorgesehen, dessen Außenabmessungen denen eines Flachrohres (5) entsprechen. Der Trennsteg (11) weist im Gegensatz zu den Flachrohren (5) jedoch einen vollen Querschnitt auf.
- Dem unteren Kühlbereich sind neben den entsprechenden unteren Strömungskammerabschnitten in den Sammelrohren (2 und 3) insgesamt vier Flachrohre (5) zugeordnet, wobei zwei obere Flachrohre (5) dem Zulauf und zwei untere Flachrohre (5) dem Rücklauf zugeordnet sind. Eine Schottwand (12) unterteilt die untere Strömungskammer des Sammelrohres (2) in zwei Abschnitte, die den Kreislauf der Kühlflüssigkeit durch die Flachrohre (5) bewirkt. Eine in der Schottwand (12) vorgesehene Bypassbohrung (13) verhindert einen Druckabfall in dem unteren Kühlkreislauf. Die unteren Stirnenden der unteren Strömungskammern der beiden Sammelrohre (2 und 3) werden durch jeweils eine Abschlußwand (18) verschlossen.
- Der erfindungsgemäße Kühler (1) nach den Fig. 1 bis 3 weist somit zwei vollkommen voneinander unabhängige Kühlkreisläufe auf, wobei im wesentlichen die Bauelemente eines an sich bekannten Kühlers eingesetzt werden. Die Modifizierung eines bekannten Kühlers zu dem erfindungsgemäßen Kühler mit zwei voneinander unabhängigen Kühlkreisläufen erfolgt durch wenige und einfache Maßnahmen, indem lediglich in die Sammelrohre (2 und 3) zusätzliche Abschlußwände (14, 16) eingezogen werden und eines der Flachrohre (5) auf Höhe der Abschlußwände (14, 16) durch einen Trennsteg (11) mit vollem Querschnitt ersetzt wird. Auch das Anschließen der zusätzlichen Rohranschlüsse erfolgt ohne großen Aufwand.
- Der Wärmeübertrager gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht nur als Kühler, d.h. als Kondensator, sondern auch als Heizkörper in analoger Weise einsetzbar. Unterschiedlich ist lediglich die Wahl der geeigneten Wärmeübertragermedien, nämlich Heizflüssigkeiten im Gegensatz zu den beschriebenen Kühlfüssigkeiten.
Claims (5)
- Wärmeübertrager für ein Kraftfahrzeug, mit einer Einheit aus zwei Sammelrohren und einem zwischen diesen eingebundenen Rippen/Rohrblock für einen ersten Kreislauf zur Führung eines Wärmeübertragermediums sowie mit Wärmeübertragermitteln für wenigstens einen weiteren Kreislauf zur Führung eines weiteren Wärmeübertragermediums, dadurch gekennzeichnet, daß in der Einheit aus Sammelrohr (2, 3) und Rippen/Rohrblock (4) eine Unterteilung in wenigstens zwei voneinander unabhängige Wärmeübertragungsbereiche (19, 20) vorgenommen ist, wobei in wenigstens einem Wärmeübertragungsbereich (20) die Wärmeübertragermittel für den wenigstens einen weiteren Kreislauf integriert sind.
- Wärmeübertragersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in beiden Sammelrohren (2, 3) auf gleicher Höhe jeweils wenigstens eine Trennwandanordnung (10) für eine Aufteilung jedes Sammelrohres (2, 3) in die voneinander unabhängigen Wärmeübertragungsbereiche (19, 20) vorgesehen ist.
- Wärmeübertrager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Trennwandanordnung (10) durch zwei Abschlußwände (14, 16) gebildet ist, die zwischen sich einen Zwischenraum (15) belassen.
- Wärmeübertrager nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rippenrohrblock (4) auf Höhe der Zwischenräume (15) in beiden Sammelrohren (2, 3) eine sich zwischen den beiden Sammelrohren (2, 3) erstreckende Trennsteganordnung (11) aufweist.
- Wärmeübertrager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die beiden Abschlußwände (14, 16) begrenzte Zwischenraum (15) mit einer nach außen führenden Kontrollbohrung (17) versehen ist.
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