EP1570223A1 - W rme bertrager - Google Patents

W rme bertrager

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EP1570223A1
EP1570223A1 EP03788989A EP03788989A EP1570223A1 EP 1570223 A1 EP1570223 A1 EP 1570223A1 EP 03788989 A EP03788989 A EP 03788989A EP 03788989 A EP03788989 A EP 03788989A EP 1570223 A1 EP1570223 A1 EP 1570223A1
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EP
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tube
heat exchanger
tube sheet
area
exchanger according
Prior art date
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EP03788989A
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EP1570223B1 (de
Inventor
Werner Helms
Markus Reck
Stefan Weise
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Mahle Behr GmbH and Co KG
Original Assignee
Behr GmbH and Co KG
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02Header boxes; End plates
    • F28F9/0219Arrangements for sealing end plates into casing or header box; Header box sub-elements
    • F28F9/0224Header boxes formed by sealing end plates into covers

Definitions

  • the present invention relates to a heat exchanger, in particular a charge air cooler for a motor vehicle.
  • the air to be supplied to the combustion can be compressed, for example, with a turbocharger before it is supplied to the combustion chambers of the internal combustion engine.
  • a turbocharger takes the same time heating thereof to which is disadvantageous for an optimal course of the combustion process with '. For example, premature ignition or increased nitrogen oxide emissions can be triggered.
  • a turbocharger is followed by a trained as intercooler heat exchanger with which the compressed air can be cooled before 'their combustion to an allowable temperature.
  • a charge air cooler is described for example in DE 197 57 034 A1.
  • the hot air is introduced into a first collecting duct of the heat exchanger, where it is distributed and flows into flat tubes which open into the collecting duct.
  • the flat tubes are side by side, and with the side surfaces containing the long sides of their cross section arranged parallel to each other and forming a flow path through which cooling air is passed.
  • Cooling fins are arranged in the flow path between the flat tubes, which effect an effective heat exchange between the flat tubes and the cooling air flow.
  • the - flat tubes open into a second collecting duct, which guides the cooled, compressed charge air flowing into them into the combustion in the engine.
  • Pipes are usually inserted into openings in a tube sheet and soldered in a fluid-tight manner. With every load of compressed air, this solder joint is subject to high mechanical loads due to rapid pressure changes.
  • the narrow sides of flat tubes in particular do not meet the increasing strength requirements, which can result in leaks, in particular, in areas of such tube-base connections facing the sides of the tube sheet.
  • a simple way to increase the strength of tube-to-floor connections is to use tubes and / or tube sheets with a higher wall thickness or from outer and / or inner fins with a higher material thickness.
  • the increased mechanical stability is obvious in both cases, but the additional effort in terms of material costs and weight is very high.
  • the object of the invention is to provide a heat exchanger, in particular a charge air cooler, in which mechanical loads on pipe-to-floor connections are reduced without additional material expenditure
  • a heat exchanger has tubes which are suitable for a first medium to flow through and a second medium to flow around them, so that heat can be transferred from the first to the second medium or vice versa.
  • At least one header box communicating with the tubes comprises at least one tube plate which has an essentially flat central region and at least one side region which is angled or rounded off with respect to the central region.
  • the tube plate preferably has two side regions, in particular opposite one another, which are angled or rounded off with respect to the central region.
  • In the middle area there are pipe openings into which the pipes can be inserted to form the communicating connection with the header box.
  • the geometry of the collecting tank approximates under pressure load by deforming a spherical shape
  • the spherical shape has the greatest possible volume under all three-dimensional bodies for a given surface
  • at least one of the pipe openings in the central area of the pipe bottom advantageous to the at least one side area or into the at least one side area.
  • the pipe opening preferably extends into the angled or rounded side area, but it also extends to the side area.
  • a central area of a tube sheet is to be regarded as essentially flat if the tube sheet in this area is largely flat.
  • a tube sheet central region with borders of tube openings formed as so-called passages and / or with other slight deviations from flatness is essentially flat within the scope of the invention.
  • the at least one side region of the tube sheet comprises one or more flat partial regions, so that the collecting box has a faceted shape. This enables safe manufacturing with low manufacturing tolerances.
  • the at least one side region preferably has a curve with an approximately constant radius of curvature or a plurality of curves with different ones , Radii of curvature. A particularly good approximation to a semicircular cross section of the tube sheet is thereby achieved.
  • a continuously convex design of the at least also serves to improve the approximation to a semicircular shape of the tube base cross section. at least one side area. Concave sections of strong deformations in the event of pressure loads are avoided.
  • the tube sheet passages which delimit the tube holes, the "optionally in the collecting box in point or out point of the collecting box. These passages serve an enlarged contact area between the inserted pipes and the tube sheet, whereby the tube-to-floor connection is strengthened.
  • the passage of the at least one tube opening at or in at least one side area is particularly advantageous than in the central area of the tube sheet. Characterized an engagement surface for stemming from the side portion mechanical stresses on the tube-to-ground connection is reduced, while still a high stability of the tube-plate connecting up in the central region of the tube plate 'quite obtained.
  • the heat exchanger according to the invention is designed as an intercooler, which can be used particularly preferably in motor vehicles.
  • the charge air cooler has two collecting boxes, a first of which is provided for distribution and a second for collecting charge air.
  • Each of the collecting boxes advantageously has exactly one tube plate, which is provided with a series of tube openings. It is also advantageous to use a series of flat tubes with corrugated fins in between, in particular soldered, since this results in an increased heat transfer area.
  • Air is preferably used as the cooling medium, although other cooling media such as water or coolant are also conceivable.
  • 1 c a cross section of a . heat exchanger
  • a collecting box 20 for distributing a first medium consists of a tube sheet 30 and a box cover 40, which are welded together at a common contact surface 50.
  • the box cover 40 is inserted into the tube sheet 30. It 'is just as conceivable, 40 intimidstecken the box lid on the tube sheet 30 or otherwise be attached to the tubesheet 30th
  • a tube sheet and a box cover are connected to one another by soldering, gluing or in a form-fitting manner, or are formed in one piece or in one piece, that is to say, for example, from a deformed plate.
  • the tube sheet 30 has a tube opening 60, the edge 70 of which is formed as a so-called passage into the interior of the collecting tank.
  • An essentially rectangular flat tube 80 is inserted into the tube opening 60 and is soldered or welded to the tube sheet 30.
  • corrugated ribs are not shown, so that a heat transfer from the first flowing around to a tube ⁇ 80 and the ribs second medium or from the second to the first medium is increased on both sides adjacent to the flat tube 80 and are soldered to the latter.
  • the heat exchanger comprises 10 a whole series of alternating flat tubes and corrugated fins, which form a so-called tube-fin block.
  • the tube 80 is inserted so far into the tube opening 60 that an upper edge region 90 of the tube 80 projects beyond the passage 70.
  • This ensures good utilization of an inner surface of the passage 70 facing / not visible to the tube 80 as a contact surface for a tube-floor connection. This serves, for example, for tight soldering.
  • the protrusion of the ' tube 80 over the tube sheet 30 is to be kept as low as possible. For this reason, the tube opening 60 is located in an essentially flat central region 100 of the tube plate 30.
  • the collecting box 20 may deform in such a way that its cross-sectional shape approximates a circular shape.
  • side areas 110, 120 of the tube sheet 30 are angled relative to the central area 100. This results in less deformation of the tube sheet 30 under pressure loading of the header tank 20 in these side regions 110, 120.
  • the end faces 130, 140 of the flat tube 80 which are mechanically most stressed with such pressure-related deformations are relieved by the fact that the tube opening 60 and thus also the tube 80 extend into the side areas 110, 120 of the tube sheet 30.
  • FIG. 1 c shows a cross section of the heat exchanger section from FIG. 1 a or FIG. 1 b, the cutting plane running transversely through the tube 80.
  • Passage 70 on the end faces 130, 140 of the flat tube 80 has a reduced height. This results in the additional advantage that for printing induced deformations there is a reduced contact surface on the tube 80.
  • the simultaneously accepted reduction in the contact surface for the tube-base connection is tolerable, since a much larger part of the passage 70 in the flat central region 100 of the tube base 30 maintains a sufficient height for the stability of the tube-base connection.
  • Heat exchanger 210 shown, which differs from the previous embodiment essentially in that the passage 270 is formed out of the header box 220 pointing.
  • the tube sheet 230 is provided with a box lid "240 at the joint interface 250 is welded.
  • a substantially rectangular flat tube 280 is inserted into the tube hole 260 with the passage 270 and brazed to the tube sheet 230 or welded.
  • the passage 270 points out of the collecting box 220, so that the pipe 280 inserted in the passage 270 does not pass over the tube sheet 230 in whose essentially flat central region 300 protrudes.
  • Side areas 310, 320 of the tube sheet 230 are angled with respect to the central area 300 in order to reduce deformation of the header tank 220 under pressure, at least in the side areas 310, 320.
  • the tube opening 260 and thus the tube 280 reach the side regions 310, 320, which is illustrated particularly well in FIG. 2c.

Description

BEHR GmbH & Co. KG Mauserstraße 3, 70469 Stuttgart
Wärmeübertrager
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager, insbesondere einen Ladeluftkühler für ein Kraftfahrzeug.
Um eine Leistungssteigerung eines Verbrennungsmotors zu erzielen/ kann die der Verbrennung zuzuführende Luft beispielsweise mit einem Turbolader verdichtet werden, bevor sie den Brennkammern des Verbrennungsmotors zugeführt wird. Die Verdichtung der Luft bringt jedoch gleichzeitig eine Erwärmung derselben mit' sich, die für einen optimalen Ablauf des Verbrennungsprozesses nachteilig ist. Beispielsweise kann dadurch, eine verfrühte Zündung oder eine erhöhte Stickoxidemission ausgelöst werden. Um die nachteiligen Folgen von der Verbrennung zugeführter überhitzter Luft zu vermeiden, wird einem Turbolader ein als Ladeluftkühler ausgebildeter Wärmeübertrager nachgeschaltet, mit dem die komprimierte Luft vor 'ihrer Verbrennung auf eine zulässige Temperatur abgekühlt werden kann.
Ein Ladeluftkühler ist beispielsweise in der DE 197 57 034 A1 beschrieben. Bei dem dortigen Wärmetauscher wird die heiße Luft in einen ersten Sammelkanal des Wärmetauschers eingeleitet, wo sie sich verteilt und in Flachrohre einströmt, die in den Sammelkanal einmünden. Die Flachrohre sind nebeneinander, und mit den die langen Seiten ihres Querschnittes enthaltenden Seitenflächen parallel zueinander angeordnet und bilden einen Strömungsweg aus, durch den kühlende Luft durchgeleitet wird. Im Strömungsweg sind zwischen den Flachrohren Kühlrippen angeordnet, die einen effektiven Wärmeaustausch zwischen den Flachrohren und dem kühlenden Luftstrom bewirken. Nach dem Durchqueren des kühlenden Luftstromes münden die - Flachrohre in einen zweiten Sammelkanal, der die darin einströmende, gekühlte, komprimierte Ladeluft der Verbrennung im Motor zu führt.
Bei Wärmeübertragern wie insbesondere derartigen Ladeluftkühlern sind die . Rohre üblicherweise in Öffnungen eines Rohrbodens gesteckt und fluiddicht verlötet. Bei jeder Beladung mit komprimierter Luft unterliegt diese Lötverbindung aufgrund schneller Druckänderungen hohen mechanischen Bela- stungen. Besonders die Schmalseiten von Flachrohren erfüllen nicht die steigenden Festigkeitsanforderungen, wodurch sich Undichtigkeiten insbesondere, in den Seiten des Rohrbodens zugewandten Bereichen solcher Rohr-Boden-Verbindungen ergeben können.
Ein einfacher Weg, um die Festigkeit von Rohr-Boden-Verbindungen zu steigern, ist eine Verwendung von Rohren und/oder Rohrböden mit höherer Wandstärke oder von Außen- und/oder Innenrippen mit höherer Materialstärke. Die vergrößerte mechanische Stabilität ist in beiden Fällen einleuchtend, der dafür benötigte Mehraufwand an Materialkosten und -gewicht jedoch sehr hoch.
Andere Lösungsvorschläge befassen sich mit einer Verminderung der me- chanischen Beanspruchung der Rohr-Boden-Verbindungen durch Verwendung von Zugankern in den Ladeluftkästen. Diese Zuganker stabilisieren die Ladeluftkästen und entlasten dadurch die Rohr-Boden-Verbindungen, brin- gen jedoch eine Erhöhung des Materialaufwands und des durch den Ladeluftkühler verursachten Druckverlustes mit sich.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Wärmeübertrager, insbesondere einen Ladeluftkühler, bereitzustellen, bei dem mechanische Belastungen von Rohr-Boden-Verbindungen ohne Mehraufwand an Material verringert werden
Diese Aufgabe wird durch einen Wärmetauscher mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Gemäß Anspruch 1 weist ein Wärmeübertrager Rohre auf, die geeignet sind, von einem ersten Medium durchströmt und von einem zweiten Medium umströmt zu werden, so daß Wärme von dem ersten auf das zweite Medium oder umgekehrt übertragbar ist. Zumindest ein mit den Rohren kommunizierender Sammelkasten umfaßt zumindest einen Rohrboden, der einen im wesentlichen ebenen Mittelbereich und zumindest einen gegenüber dem Mit- telbereich abgewinkelten oder abgerundeten Seitenbereich aufweist. Bevorzugt weist der Rohrboden zwei insbesondere gegenüberliegende Seitenbe- reiche auf, die gegenüber dem Mittelbereich abgewinkelt oder abgerundet sind. In dem Mittelbereich befinden sich Rohröffnungen, in die die Rohre zu einer Bildung der kommunizierenden Verbindung mit dem Sammelkasten einsteckbar sind. . -
Ausgehend von der Erkenntnis, daß sich die Geometrie des Sammelkastens unter Druckbelastung durch Verformung einer Kugelgestalt annähert, da die Kugelform unter allen dreidimensionalen Körpern bei gegebener Oberfläche das größtmögliche Volumen aufweist, ist es Grundgedanke der Erfindung, die geometrische Form eines Querschnitts des Rohrbodens einem Kreisaus- schnitt anzunähern, so daß Verformungen, die durch eine Druckbelastung des Sammelkastens auftreten, verringert werden, wodurch Verbindungen von Rohren mit dem Rohrboden mechanisch entlastet werden. Zu diesem Zweck reicht zumindest eine der Rohröffnungen im Mittelbereich des Rohr- bodens vorteilhaft an den zumindest einen Seitenbereich heran beziehungsweise in den zumindest einen Seitenbereich hinein. Dadurch ist gewährleistet, daß wenigstens ein dem Seitenbereich zugewandter Bereich der Rohr-Boden-Verbindung an einen gegenüber dem Mittelbereich abgewin- kelten oder abgerundeten Bereich des Rohrbodens grenzt. Daraus resultierend befindet sich dieser Bereich der Rohr-Boden-Verbindung in einem Gebiet des Sammelkastens, welches im Falle von Druckbelastungen eine verringerte. Verformung und damit weniger mechanische Spannungen aufweist.
' Bevorzugt reicht die Rohröffnung in den abgewinkelten oder abgerundeten Seitenbereich hinein, aber auch ein Heranreichen an den Seitenbereich be-
• wirkt bereits eine Verminderung der mechanischen Belastungen einer Rohr- Boden-Verbindung.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Wärmeübertragers werden dessen mechanische Festigkeit und damit auch dessen Lebensdauer erhöht, ohne daß dafür ein Mehraufwand an Material, Teilezahl oder Fertigungszeit nötig wäre.
Ein Mittelbereich eines Rohrbodens ist im Rahmen der vorliegenden Erfin- düng dann als im wesentlichen eben anzusehen, wenn der Rohrboden in diesem Bereich größtenteils eben ist. Insbesondere ein Rohrbodenmittelbereich mit als sogenannte Durchzüge umgeformten Umrandungen von Rohröffnungen und/oder mit anderen geringfügingen Abweichungen von einer Ebenheit ist im Rahmen der Erfindung im wesentlichen eben.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß einer Ausführungsform umfaßt der zumindest eine Seitenbereich des Rohrbodens einen oder mehrere ebene Teilbereiche, so daß der Sammelkasten eine facettierte Form aufweist. Dies ermöglicht eine sichere Herstellung mit niedrigen Fertigungstoleranzen.
Bevorzugt weist der zumindest eine Seitenbereich eine Rundung mit etwa konstantem Krümmungsradius oder mehrere Rundungen mit verschiedenen . Krümmungsradien auf. Dadurch wird eine besonders gute Annäherung an einen halbkreisförmigen Querschnitt des Rohrbodens erreicht.
Ebenfalls einer verbesserten Annäherung an eine Halbkreisform des Rohr- bodenquerschnitts dient eine durchgehend konvexe Ausbildung des zumin- . dest einen Seitenbereichs. Konkave Teilbereiche starken Verformungen im Falle von Druckbelastungen werden dadurch vermieden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Rohrboden Durchzüge auf, die die Rohröffnungen begrenzen, die 'gegebenenfalls in den Sammelkasten hineinweisen beziehungsweise aus dem Sammelkasten herausweisen. Diese Durchzüge dienen einer vergrößerten Kontaktfläche zwischen den eingesteckten Rohren und dem Rohrboden, wodurch die Rohr-Boden- Verbindung verstärkt wird. Besonders vorteilhaft ist der Durchzug der zu- mindest einen Rohröffnung am beziehungsweise im zumindest einen Seitenbereich niedriger als im Mittelbereich des Rohrbodens. Dadurch wird eine Angriffsfläche für aus dem Seitenbereich herrührende mechanische Spannungen an der Rohr-Boden-Verbindung verkleinert, während eine hohe Stabilität der Rohr-Boden-Verbindung im Mittelbereich des Rohrbodens auf- ' rechterhalten bleibt.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist der erfindungsgemäße Wärmeübertrager als Ladeluftkühler ausgebildet,- der besonders bevorzugt in Kraftfahrzeugen einsetzbar ist. Insbesondere weist der Ladeluftkühler zwei Sammelkästen auf, von denen ein erster zur Verteilung und ein zweiter zur Sammlung von Ladeluft vorgesehen ist. Vorteilhafterweise weist jeder der Sammelkästen genau einen Rohrboden auf, der mit einer Reihe von Rohroffnungen versehen ist. Auch ist es vorteilhaft, eine Reihe von Flachrohren mit dazwischenliegenden, insbesondere verlöteten Wellrippen zu verwen- den, da hierdurch eine vergrößerte Wärmeübertragungsfläche erreicht wird. Als Kühlmedium dient vorzugsweise Luft, wobei auch andere Kühlmedien wie Wasser oder Kühlmittel denkbar sind.
.Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Es zeigen: Fig. 1 a: einen Ausschnitt eines Wärmeübertragers gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 1 b: einen Ausschnitt eines Wärmeübertragers,
Fig. 1 c: einen Querschnitt eines. Wärmeübertragers,
Fig. 2a: einen Ausschnitt eines Wärmeübertragers,
Fig. 2b: einen Ausschnitt eines Wärmeübertragers und
Fig. 2c: einen Querschnitt eines Wärmeübertragers.
Fig. 1 a zeigt einen Ausschnitt aus einem Wärmeübertrager 10 in einer perspektivischen Darstellung. Ein Sammelkasten 20 zur Verteilung eines ersten Mediums besteht aus einem Rohrboden 30 und einem Kastendeckel 40, die an einer gemeinsamen Berührungsfläche 50 miteinander verschweißt sind. Der Kastendeckel 40 ist hierbei in den Rohrboden 30 hineingesteckt. Es' ist aber ebenso denkbar, den Kastendeckel 40 auf den Rohrboden 30 aufzustecken oder anderweitig an dem Rohrboden 30 anzubringen. Bei anderen, nicht gezeigten Ausführungsbeispielen sind ein Rohrboden und ein Kastendeckel durch Lötung, Verklebung oder formschlüssig miteinander verbunden beziehungsweise einteilig oder einstückig, das heißt beispielsweise aus ei- ner umgeformten Platte bestehend., ausgebildet.
Der Rohrboden 30 weist eine Rohröffnung 60 auf, deren Rand 70 als sogenannter Durchzug in das Sammelkasteninnere hinein umgeformt ist. Ein im wesentlichen rechteckiges Flachrohr 80 ist in die Rohröffnung 60 gesteckt und mit dem Rohrboden 30 verlötet oder verschweißt. Nicht dargestellt sind Wellrippen, die beidseits an das Flachrohr 80 angrenzen und mit letzterem verlötet sind, so daß ein Wärmeübertrag von dem ersten auf ein das Rohr 80 und die Rippen umströmendes zweites Medium oder von dem zweiten auf das erste Medium gesteigert wird. Insgesamt umfaßt der Wärmeübertrager 10 eine ganze Reihe von sich abwechselnden Flachrohren und Wellrippen, die einen sogenannten Rohr-Rippen-Block bilden.
Wie in der Seitenansicht in Fig.. 1 b zu erkennen ist, ist das Rohr 80 so weit in die Rohröffnung 60 hineingesteckt, daß ein oberer Randbereich 90 des Rohres 80 über den Durchzug 70 hinausragt. Dadurch wird eine gute Ausnutzung einer dem Rohr 80 zugewandten/ nicht sichtbaren Innenfläche des Durchzugs 70 als Anlagefläche für eine Rohr-Boden-Verbindung gewährleistet- Dies dient beispielsweise, einer dichten Verlötung. Um einen unnötig hohen Druckabfall des ersten Mediums über den Wärmeübertrager zu ver- . meiden, ist der Überstand des' Rohres 80 über den Rohrboden 30 so gering wie möglich zu halten. Aus diesem Grund befindet sich die Rohröffnung 60 in einem im wesentlichen ebenen Mittelbereich 100 des Rohrbodens 30.
Wird der Sammelkasten 20 mit dem ersten Medium beaufschlagt, verformt sich der Sammelkasten 20 unter Umständen derart, daß sich seine Querschnittsform einer Kreisform annähert. Um eine solche Verformung quasi vorwegzunehmen, sind Seitenbereiche 110, 120 des Rohrbodens 30 gegenüber dem Mittelbereich 100 abgewinkelt. Daraus resultiert eine geringere Verformung des Rohrbodens 30 unter Druckbelastung des Sammelkastens 20 in diesen Seitenbereichen 110, 120. Die bei solchen druckbedingten Verformungen mechanisch am stärksten beanspruchten Stirnseiten 130, 140 des Flachrohres 80 werden dadurch entlastet, daß die Rohröffnung 60 und damit auch das Rohr 80 in die Seitenbereiche 110, 120 des Rohrbodens 30 hineinreichen. Die dort vorliegende reduzierte Verformung des Rohrbodens 30 bringt eine Verringerung der mechanischen Belastung des Rohres 80 beziehungsweise der Rohr-Boden-Verbindung mit sich.
Fig. 1 c zeigt einen Querschnitt des Wärmeübertragerausschnitts aus Fig. 1 a beziehungsweise Fig. 1b, wobei die Schnittebene quer durch das Rohr 80 verläuft. Bei einem Vergleich dieser Ansicht mit Fig. 1 b wird deutlich, daß durch das Hineinreichen der Rohröffnung 60 in die gegenüber dem Mittelbe- reich 100 abgewinkelten Seitenbereiche 110, 120 des Rohrbodens 30 der
Durchzug 70 an den Stirnseiten 130, 140 des Flachrohres 80 eine reduzierte Höhe aufweist. Dadurch ergibt sich der zusätzliche Vorteil, daß für druckbe- dingte Verformungen eine verringerte Angriffsfläche am Rohr 80 besteht. Die gleichzeitig in Kauf genommene Verkleinerung der Anlagefläche für die Rohr-Boden-Verbindung ist tolerierbar, da ein wesentlich größerer Teil des Durchzugs 70 in dem ebenen Mittelbereich 100 des Rohrbodens 30 eine für die Stabilität der Rohr-Boden-Verbindung ausreichende Höhe behält.
In Fig. 2a, 2b und 2c ist analog zu Fig. 1 a, 1 b und 1 c ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßer. Wärmeübertragers 210 dargestellt, das sich von dem vorherigen Ausführungsbeispiel im wesentlichen dadurch unterscheidet, daß der Durchzug 270 aus dem Sammelkasten 220 herausweisend umgeformt ist. Der Rohrboden 230 ist mit einem Kastendeckel" 240 an der gemeinsamen Berührungsfläche 250 verschweißt. Ein im wesentlichen rechteckiges Flachrohr 280 ist in die Rohröffnung 260 mit dem Durchzug 270 gesteckt und mit dem Rohrboden 230 verlötet oder verschweißt.
Um einen Druckabfall eines durch den Sammelkasten 220 und unter anderen durch das Rohr 280 strömenden ersten Mediums über den Wärmeübertrager zu reduzieren, weist der Durchzug 270 aus dem Sammelkasten 220 heraus, so daß das in dem Durchzug 270 steckende Rohr 280 nicht über den Rohrboden 230 in dessen im wesentlichen ebenen Mittelbereich 300 hinausragt. Seitenbereiche 310, 320 des Rohrbodens 230 sind gegenüber dem Mittelbereich 300 abgewinkelt, um eine Verformung des Sammelkastens 220 unter Druckbelastung zumindest in den Seitenbereichen 310, 320 zu reduzieren. Zu einer Entlastung der Stirnseiten 330, 340 des Flachrohrs 280 reichen die Rohröffnung 260 und damit das Rohr 280 an die Seitenbereiche 310, 320 heran, was in Fig. 2c besonders gut verdeutlicht wird.
Der Vorteil der verringerten Durchzugshöhe fällt bei diesem Ausführungsbeispiel zwar weg, durch den s-förmigen Querschnitt des Rohrbodens 230 im Bereich Deckelänschluß 250 - Seitenbereich 310/320 - Durchzug 270 wird dem Rohr 280 beziehungsweise der Rohr-Boden-Verbindung jedoch ebenfalls eine Belastungsreduktion zuteil.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Wärmeübertrager mit Rohren und zumindest einem Sammelkasten, wobei der. Sammelkasten zumindest einen Rohrboden aufweist, wobei der Rohrboden einen im wesentlichen ebenen Mitt.elbereich mit Rohroffnungen, in die die Rohre einsteckbar sind, und zumindest einen gegenüber dem Mittelbereich abgewinkelten oder abgerundeten Sei- tenbereich aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine
Rohröffnung an den zumindest einen Seitenbereich heranreicht oder in den zumindest einen Seitenbereich hineinreicht.
2. Wärmeübertrager nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der zumindest eine Seitenbereich zumindest einen ebenen Teilbereich aufweist.
3. ' Wärmeübertrager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zumindest eine Seitenbereich eine Rundung mit etwa kon- stantem Krümmungsradius aufweist.
4. Wärmeübertrager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zumindest eine Seitenbereich mehrere Rundungen mit verschiedenen Krümmungsradien aufweist.
Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zumindest eine Seitenbereich konvex geformt ist. - -
6. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge- kennnzeichnet, daß die zumindest eine Rohröffnung von einem Durchzug begrenzt wird, der in den zumindest einen Sammelkasten hineinweist.
7. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge- kennnzeichnet, daß die zumindest eine Rohröffnung von einem Durchzug begrenzt wird, der aus dem zumindest einen Sammelkasten herausweist.
8. Wärmeübertrager nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchzug am oder im zumindest einen Seitenbereich des Rohrbodens niedriger ist als im Mittelbereich des Rohrbodens.
9. Ladeluftkühler, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, gekennzeichnet durch die Merkmale eines der vorhergehenden Ansprüche.
EP03788989A 2002-12-04 2003-10-31 Wärmeübertrager Expired - Lifetime EP1570223B1 (de)

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