EP1703242A1

EP1703242A1 - Wärmetauscher, insbesondere Kühlflüssigkeitskühler

Info

Publication number: EP1703242A1
Application number: EP06004302A
Authority: EP
Inventors: Klaus Dipl.-Ing. Kalbacher
Original assignee: Modine Manufacturing Co
Current assignee: Modine Manufacturing Co
Priority date: 2005-03-16
Filing date: 2006-03-03
Publication date: 2006-09-20
Anticipated expiration: 2026-03-03
Also published as: US20060207755A1; DE102005012082A1; US7721796B2; EP1703242B1; DE502006000175D1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher, insbesondere Wasserkühler (1) für ein Kraftfahrzeug, mit zwei auf gegenüberliegenden Seiten angeordneten, Sammelkästen (2, 3) mit Längs - und Stirnwänden und mit wenigstens einer Reihe von Rohren (4), durch die ein Medium, beispielsweise die Kühlflüssigkeit eines Kraftfahrzeugmotors, strömt, wobei das andere Medium, beispielsweise Kühlluft, zwischen den Rohren (4) hindurch strömt, mit einem Eintritt (5) und einem Austritt (6), sowie mit einer Trennwand (10) in einem Sammelkasten (2), in der sich ein Durchbruch (11) befindet, der mittels eines Ablassorgans (12) verschließbar ist, und mit einer verschließbaren Öffnung (13) in einer Wand des Sammelkastens (2). Die gelegentlich erforderliche Entleerung von durch den Wärmetauscher in Kreisläufen strömender Flüssigkeit wird erfindungsgemäß dadurch vereinfacht, dass wenigstens eine zweite Trennwand (14) im anderen Sammelkasten (3) angeordnet ist, wobei die erste und die zweite Trennwand (10, 14) zwei Kreisläufe voneinander trennt, solange der Durchbruch (11) in der ersten Trennwand (10) verschlossen bleibt, und dass das Ablassorgan (12) so ausgebildet ist, dass der Inhalt sämtlicher Kreisläufe damit entleerbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere einen Kühlflüssigkeitskühler für ein Kraftfahrzeug, mit zwei auf gegenüberliegenden Seiten angeordneten Sammelkästen mit Längs - und Stirnwänden sowie mit einer Vielzahl von Öffnungen, die je ein Rohr aufnehmen, durch die ein Medium strömt, mit einem Eintritt und einem Austritt, sowie mit einer Trennwand im Sammelkasten, in der sich ein Durchbruch befindet, der mittels eines Ablassorgans verschließbar ist, und mit einer verschließbaren Öffnung in einer Wand des Sammelkastens.
Der Wärmetauscher ist als Kühlflüssigkeitskühler aus dem EP 818 663 B1 bekannt. Dort ist in einem der Sammelkästen eine Trennwand angeordnet, deren Öffnung mit einem Verschlussstopfen verschließbar ist. Je nach Ausbildung des verwendeten Verschlussstopfens kann der Kühler mit oder ohne Niedertemperaturbereich ausgebildet werden. Es handelt sich in dem EP 818 663 B1 stets nur um einen einzigen Kühlkreislauf, der durch den Kühlflüssigkeitskühler geführt wird. Bestehen jedoch mehrere unabhängige Kreisläufe kann die bekannte Lösung nicht übernommen werden, d. h. für die Entleerung der Kreisläufe müssten unabhängige Organe, möglicherwiese sogar in mehreren Wärmetauschern, eingesetzt werden, was entsprechenden Aufwand erfordert.
Deshalb besteht die Aufgabe der Erfindung darin, Wärmetauscher, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, so auszubilden, dass die Entleerung weiter vereinfacht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Dadurch, dass eine zweite Trennwand, etwa auf gleicher Höhe, im anderen Sammelkasten angeordnet ist, wobei die erste und die zweite Trennwand zwei Kühlkreisläufe voneinander trennt und dadurch, dass das Ablassorgan so ausgebildet ist, dass der Inhalt beider Kreisläufe mit einem Ablassorgan entleerbar ist, wurde die Entleerung beider Kreisläufe erreicht und vereinfacht.
Besonders vorteilhaft ist die vorgeschlagene Lösung zur Anwendung bei sogenannten "Ganz-Metall-Wärmetauschern", die also auch Sammelkästen aus Metall, beispielsweise aus Aluminium, besitzen, weil eine zusätzliche Öffnung in der Wand des Sammelkastens vermieden wird, deren Herstellung bei solchen Sammelkästen aufwendig ist.
Die Erfindung wird anhand dreier Figuren detaillierter beschrieben. Die Fig. 1 zeigt einen Blick auf ein Kühlmodul eines Kraftfahrzeuges. Die Fig. 2 zeigt schematisch den unteren Teil des im Kühlmodul vorhandenen Kühlflüssigkeitskühlers in einem ersten Ausführungsbeispiel. Die Fig. 3 zeigt in einem Ausschnitt ein zweites Ausführungsbeispiel.
Das Kühlmodul umfasst gemäß Fig. 1 mehrere Wärmetauscher, die alle als Ganz-Metall-Wärmetauscher als Aluminium ausgebildet sind und die deshalb ohne aufwendige Materialtrennung einer Wiederverwertung zugeführt werden können. Dies entspricht sowohl den Forderungen der Automobilhersteller als auch der Öffentlichkeit und ist seit vielen Jahren Standard. Zu erkennen ist ein Kühlflüssigkeitskühler 1 und oberhalb davon ein Ladeluftkühler 20. Die Kühlluft strömt durch das Kühlmodul, welches gewöhnlich im Frontbereich des Kraftfahrzeuges angeordnet ist. In Luftströmungsrichtung vor dem Kühlflüssigkeitskühler 1 befindet sich ein Kondensator für die Klimaanlage und bedarfsweise weitere Wärmetauscher, beispielsweise Ölkühler, die in der Fig. 1 nicht deutlich erkennbar sind. Der linke Sammelkasten 3 des Kühlflüssigkeitskühlers 1 hat einen Eintritt 5 für die Kühlflüssigkeit und der rechte Sammelkasten 2 einen entsprechenden Austritt 6. Der Eintritt 5 und der Austritt 6 befinden sich bei einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel an ein und demselben Sammelkasten, was zum Stand der Technik gehört und deshalb auch vom Oberbegriff des Patentanspruchs 1 umfasst sein soll. Die beschriebene Ausbildung stellt einen Teil eines ansonsten nicht weiter gezeigten ersten Kreislaufes dar. Ein weiterer davon getrennter Kreislauf ist vorhanden, der ebenfalls nicht weiter gezeigt ist. Aus diesem weiteren Kreislauf tritt die Kühlflüssigkeit über den Eintritt 50 am rechten Sammelkasten 2 in den unteren Teil des Kühlflüssigkeitskühlers 1 ein und verlässt diesen unteren Teil über den Austritt 60 am linken Sammelkasten 3. Da beide nicht weiter gezeigten Kreisläufe unabhängig voneinander sind, ist die Strömungsrichtung freigestellt. Sie wurde durch Pfeile für dieses Ausführungsbeispiel angezeigt. Die Kühlflüssigkeit, welche durch den unteren Teil des Kühlflüssigkeitskühlers 1 strömt, verlässt denselben mit einer tieferen Temperatur, weshalb dort "Niedertemperaturdurchströmung" vermerkt ist. Darüber ist "Hauptdurchströmung" vermerkt, wodurch zum Ausdruck kommt, dass der dortige erste Kreislauf einen wesentlich größeren Massenstrom besitzt. Er dient vor allem der Kühlung der Antriebsmaschine.
Die Fig. 2 zeigt nun den unteren Teil des Kühlflüssigkeitskühlers 1 etwas näher, wobei Details weggelassen wurden. Der Kühlmittelkühler 1 besitzt bekanntlich eine oder mehrere Reihen von Flachrohren 4. Zwischen den Flachrohren 4 befinden sich Wellrippen 15 oder dergleichen, durch die die Kühlluft strömt. Der untere Teil des Kühlmittelkühlers 1 wird durch ein Seitenteil 40 begrenzt, welches beide Sammelkästen 2, 3 verbindet. Seitenteile 40 , Flachrohre 4, Wellrippen 15 und
Sammelkästen 2, 3 sind, wie ebenfalls die anderen Wärmetauscher des Kühlmoduls, als Lötverbindung ausgeführt, so dass ein inniger Kontakt vorhanden ist, der einen effizienten Wärmeaustausch zwischen Kühlluft und Kühlflüssigkeit zulässt. Die erwähnten zwei Kreisläufe werden durch eine Trennwand 10 im linken Sammelkasten 2 und eine weitere Trennwand 14 im rechten Sammelkasten 3 getrennt. Das soll mittels der Strömungspfeile mit durchgezogenen (oberhalb) bzw. mit gestrichelten Linien (unterhalb) angezeigt werden. In der linken Trennwand 10 ist ein Durchbruch 11 vorhanden, der verschlossen ist, solange das Ablassorgan 12, in der in Fig. 2 gezeigten Verschlussposition bleibt. Das Ablassorgan 12 verschließt in dieser Position gleichzeitig die Öffnung 13 in der Wand des Sammelkastens 2. Es ist aus der Darstellung erkennbar, dass nach Entfernung des Ablassorgans 12 der Inhalt beider Kreisläufe entleert werden kann, da die hydraulische Trennung zwischen den Kreisläufen aufgehoben und die Ablassöffnung 13 nicht mehr verschlossen ist.
Die Fig. 3 zeigt eine Alternative zur vorstehend beschriebenen Ausführung, wobei lediglich ein Ausschnitt abgebildet ist, der die Gestaltung des Ablassorgans 12 und dessen Zusammenwirkung im unmittelbaren Bereich desselben zeigt. Der Rest ist identisch mit der Fig. 2. Das Ablassorgan 12 ist zweiteilig ausgebildet . Es besitzt einen Verschlussstopfen 17, der in der Öffnung 13 der Wand des Sammelkastens 2 sitzt. Der Verschlussstopfen 17 besitzt einen Zapfen 9, der die Durchgangsöffnung 7 im zweiten Teil des Ablassorgans 12, beispielsweise in einem Rohrstück 8, blockiert. Nach Entfernung des Verschlussstopfens 17 aus der Öffnung 13 können ebenfalls beide Kreisläufe entleert werden, wobei die Flüssigkeit aus dem oberen Kreislauf durch die Durchgangsöffnung 7 und weiter zur Öffnung 13 strömt und die Flüssigkeit aus dem unteren Kreislauf direkt durch die Öffnung 13 strömen wird. Das Rohrstück 8 kann dabei in seiner Position bleiben.
Da Medien in Kreisläufen von Kraftfahrzeugen gewöhnlich getrennt entsorgt werden müssen, ist der vorstehende Vorschlag vorzugsweise dort zur Anwendung vorgesehen, wo in beiden Kreisläufen gleiche Medien, beispielsweise Kühlflüssigkeiten, vorhanden sind.

Claims

Wärmetauscher, insbesondere Kühlflüssigkeitskühler (1) für ein Kraftfahrzeug, mit zwei auf gegenüberliegenden Seiten angeordneten Sammelkästen (2, 3) mit Längs - und Stirnwänden und mit wenigstens einer Reihe von Rohren (4), durch die ein Medium, beispielsweise die Kühlflüssigkeit eines Kraftfahrzeugmotors, strömt, wobei das andere Medium, beispielsweise Kühlluft, zwischen den Rohren (4) hindurch strömt, mit einem Eintritt (5) und einem Austritt (6), sowie mit einer Trennwand (10) in einem der Sammelkästen (2), in der sich ein Durchbruch (11) befindet, der mittels eines Ablassorgans (12) verschließbar ist, und mit einer verschließbaren Öffnung (13) in einer Wand des Sammelkastens (2),
dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine zweite Trennwand (14) im anderen Sammelkasten (3) angeordnet ist, wobei die erste und die zweite Trennwand (10, 14) zwei Kreisläufe voneinander trennt, solange der Durchbruch (11) in der ersten Trennwand (10) verschlossen bleibt, und dass das Ablassorgan (12) so ausgebildet ist, dass der Inhalt sämtlicher Kreisläufe damit im wesentlichen ablassbar ist.
Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Ablassorgan (12) ein Stab vorgesehen ist, dessen ein Ende den Durchbruch (11) in der ersten Trennwand (10) und dessen anderes Ende die Öffnung (13) in der Wand verschließt und das herausnehmbar ist.
Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Ablassorgan (12) ein Rohrstück (8) vorgesehen ist, welches durch einen herausnehmbaren Verschlussstopfen (17) in der Öffnung (13) verschließbar ist.
Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrstück (8) kürzer als der Abstand zwischen der einen Trennwand (10) und der Wand ist, wobei am Verschlussstopfen (17) ein Zapfen (9) angeordnet ist, dessen Querschnitt etwa dem Querschnitt der Durchgangsöffnung (7) im Rohr (8) entspricht, um dieselbe zu verschließen.
Wärmetauscher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beide Trennwände (10, 14) vorzugsweise etwa auf gleicher Höhe angeordnet sind.