EP2096398A1 - Bodenblech eines Sammelkastens für Kühlwasser und Wärmetrager für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Bodenblech eines Sammelkastens für Kühlwasser und Wärmetrager für Kraftfahrzeuge Download PDF

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EP2096398A1
EP2096398A1 EP09000386A EP09000386A EP2096398A1 EP 2096398 A1 EP2096398 A1 EP 2096398A1 EP 09000386 A EP09000386 A EP 09000386A EP 09000386 A EP09000386 A EP 09000386A EP 2096398 A1 EP2096398 A1 EP 2096398A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
passages
bottom plate
base plate
longitudinal
bead
Prior art date
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Granted
Application number
EP09000386A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2096398B1 (de
Inventor
Ulli Schneller
Karsten Emrich
Klaus Hassdenteufel
Florian Moldovan
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mahle Behr GmbH and Co KG
Original Assignee
Behr GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Behr GmbH and Co KG filed Critical Behr GmbH and Co KG
Publication of EP2096398A1 publication Critical patent/EP2096398A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2096398B1 publication Critical patent/EP2096398B1/de
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Anticipated expiration legal-status Critical

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2225/00—Reinforcing means
    • F28F2225/08—Reinforcing means for header boxes

Definitions

  • the invention relates firstly to a base plate of a collecting tank for cooling water of a heat exchanger, which along its longitudinal extent juxtaposed passages through which cooling water pipes can be arranged.
  • the invention relates to a heat exchanger for motor vehicles with cooling water pipes and floor plates, which have passages through which the cooling tubes are passed through the floor panels.
  • Such a bottom plate can form a two-part cooling water collection box of a heat exchanger together with an outer panel by the two sheets are pressed together approximately.
  • the bottom plate is in this case the cooling tubes facing part of the cooling water collection box, the cooling tubes protrude through the passages into the cooling water collection box inside.
  • the floor panels contribute significantly to the stability of the cooling water collection boxes and thus also to the stability of an entire heat exchanger, since heat exchangers are usually equipped with two such cooling water collection boxes, namely an inlet cooling water box and a consensuslcühlementkasten. Accordingly, floor panels of the prior art are also well known and available in a wide variety of construction variants.
  • the object of the invention is achieved by a bottom plate of a collecting tank for cooling water of a heat exchanger, which along its longitudinal extent juxtaposed passages through which cooling water pipes can be arranged, wherein the bottom plate is characterized in that arranged between two immediately adjacent passages a reinforcing bead is and that the bottom plate is bent transversely to its longitudinal extent.
  • the combination of reinforcing bead and curved floor panel allows structurally very simple construction to achieve a particularly high rigidity and / or strength of the floor panel without having to use a higher material thickness with respect to the floor panel.
  • the receiving area of the curved floor panel in which the passages are arranged is of particular interest. It is crucial that this receiving area is bent in order to ensure an advantageous stiffening of the present curved floor panel together with the reinforcing beads arranged there.
  • Such a floor panel may advantageously be used in connection with, for example, an outer panel, in particular in two-part header boxes.
  • the bottom plate is the cooling tubes of the heat exchanger in the Turned way that it can be pierced by the cooling tubes.
  • the bottom plate has passages into which the cooling tubes can be inserted.
  • the passages thus form openings in the bottom plate whose inner diameter are ideally matched exactly to the outer diameter of the cooling tubes.
  • the passages are provided in a curved passageway receiving area of the floor panel.
  • cooling box here describes any facilities that can be used as a cooling water inlet device or as a cooling water drain device on a heat exchanger.
  • heat exchanger can be used in a variety of areas, in which heat energy is to be transferred from a first medium to another medium.
  • a main field of application of the heat exchanger described here is in the field of automotive engineering.
  • cooling water covers any liquid coolant that is suitable for absorbing, transporting and releasing heat energy at a suitable location.
  • the bottom plate is bent transversely to its longitudinal extent with an outer radius r with a value between 15 mm and 46 mm.
  • the outer radius r is advantageously dependent on the depth of the floor panel transverse to the longitudinal extent.
  • a radius r of approximately 17 mm advantageously results.
  • the result is advantageously a radius r of approx. 23 mm.
  • a radius r of approximately 30 mm advantageously results.
  • a radius r of about 36 mm With a depth T of the floor of 43 mm to 45 mm, the result is advantageously a radius r of about 36 mm.
  • a radius r of approximately 46 mm With a depth T of the floor of 55 mm to 57 mm, the result is advantageously a radius r of approximately 46 mm.
  • r U / 2 ⁇ holds.
  • U is defined by a fictional circle circumference, which is determined by the curved floor panel. The radius r results from an optimum between a stress at the bottom in the region of the tube end and a stress in the region of the tube center.
  • the bottom plate or the curved passage receiving area can be formed so stiff that in addition to previously required additional reinforcing components, such as tie rods, can be dispensed with. This allows a heat exchanger to build much more compact than conventional heat exchangers.
  • the intended reinforcing bead can be designed diverse.
  • a particularly notable increase in the rigidity of the present floor panel may be achieved when the reinforcement bead is spaced from the passages on the floor panel.
  • the reinforcing bead is not formed in particular by the flanks surrounding the passages, as is customary in the prior art. Rather, elevations or depressions which form a reinforcing bead differ from such flanks.
  • an advantageous embodiment provides that the reinforcing bead is arranged at a distance from a flank bordering the passages on the floor panel.
  • a good increase in the rigidity or strength of the present floor panel is advantageously already achieved by the flank.
  • an additional increase in the rigidity or strength of the present floor panel is achieved in particular by means of the elevations of the reinforcement bead.
  • the reinforcing bead is arranged on the bottom plate independently of a flank bordering the passages, the reinforcing bead can advantageously further increase the rigidity or strength of the present base plate independently of the flank.
  • the stability of the bent floor panel also improves when the flanks of the passages are formed on a first side of the bent floor panel and protrusions of the reinforcement beads on a second side opposite the first side of the curved floor panel.
  • the reinforcement bead may also be arranged differently oriented on the floor panel. If the reinforcement bead is arranged as a transverse reinforcement bead transverse to the longitudinal extension of the floor panel, it stiffens the floor panel substantially transversely to the longitudinal extension. This is particularly advantageous for heat exchangers that build relatively deep.
  • At least one longitudinal reinforcement bead can be arranged between two directly adjacent passages along the longitudinal extension of the floor panel.
  • the floor panel can be additionally stiffened, in particular with regard to its length.
  • the longitudinal reinforcement bead is arranged centrally on the floor panel.
  • the longitudinal reinforcement bead can be made ready.
  • the longitudinal reinforcement bead has a width that occupies more than one third of the bottom plate width.
  • two longitudinal reinforcing beads are arranged on different sides of the bottom plate center axis between two directly adjacent punches.
  • Such a double longitudinal reinforcement bead can likewise achieve an advantageous increase in the rigidity or strength of the present floor panel.
  • the two longitudinal reinforcing beads are arranged on the left and right with an identical distance to the bottom plate central axis, so that the bottom plate can build symmetrical, which can set as far as possible homogeneous rigidity or strength properties on the bottom plate.
  • the longitudinal reinforcement bead may transition into one or more flanks of the passages so as to further increase the rigidity and strength of the floor panel.
  • a correspondingly advantageous embodiment provides that the passages are each surrounded by a flank and two adjacent flanks connected to each other by means of a L Lucassverstärkungssicke are.
  • the object of the invention is also achieved by a heat exchanger for motor vehicles with cooling tubes and floor plates, which have passages through which the cooling tubes are guided through the floor panels, wherein the heat exchanger is characterized by a floor panel according to at least one of the above features.
  • the Indian FIG. 1 shown heat exchanger 1 can be used for example in motor vehicles to cooling water of a. Internal combustion engine (not shown here) to cool.
  • the heat exchanger 1 comprises in this embodiment, a base body 2, on which a cooling water inlet box 3 and a cooling water drain box 4 are arranged.
  • cooling rib shafts 6 are arranged between the individual cooling water pipes 5, extending from the cooling water inlet box 3 to the cooling water drain box 4.
  • Each of the cooling fin shafts 6 provides a plurality of cooling fins 7 on the heat exchanger 1.
  • Both the cooling water inlet box 3 and the cooling water drain box 4 are each composed of a curved bottom plate 9 and a curved outer panel 10 together (numbered here only in terms of the cooling water inlet box 3).
  • Both sheets 9 and 10 are liquid-tightly pressed together at a seam 11 and closed at the top 12 with a first closure 13 and at the bottom 14 with a further closure 15.
  • the cooling water inlet box 3 also has a cooling water inlet 16, while the cooling water drain box 4 has a cooling water outlet 17 in the region of the underside 14.
  • the respective curved bottom plate 9 of the cooling water inlet box 3 and the cooling water drain box 4 is arranged relative to the individual cooling water pipes 5 such that the cooling water pipes 5 are aligned substantially at a right angle 18 to the longitudinal extension 19.
  • cooling water inlet 16 and the cooling water outlet 17 are respectively provided on the corresponding outer panel 10, communicate the cooling water pipes 5 with the respective curved bottom plate 9 of the cooling water inlet box 3 and thedeementablauflcastens 4 by piercing passages 20 of the curved bottom plate 9.
  • Embodiments for advantageously designed floor panels 9 are in the FIGS. 2 to 8 shown.
  • the same or equivalent components or groups of components for the sake of simplicity may be identified by the same reference numerals.
  • first embodiment 25 illustrates a curved bottom plate 9, which is substantially U-shaped and terminates at its side regions with a first leg 26 and a second leg 27.
  • the two legs 26 and 27 are substantially parallel to each other.
  • a curved passage receiving portion 28 having a radius r along the longitudinal extent 19 of the curved bottom plate 9, in which the passages 20 are arranged.
  • FIG. 3 After FIG. 3 are two directly juxtaposed passages 29 and 30 are clearly visible, which are each formed transversely to the longitudinal extent 19 and along a bottom plate center axis 31 are arranged side by side.
  • the first passage 29 is substantially surrounded by a first flank 32, while the second passage 30 is substantially surrounded by a second flank 33.
  • the two flanks 32, 33 are formed as elevations 34, which rise on a concave side 35 of the bent through-receiving region 28 or of the curved bottom plate 9.
  • a longitudinal reinforcement bead 36 (see FIG. 3 ), which extends along the longitudinal extent 19 of the curved bottom plate 9 on the bottom plate central axis 31.
  • the longitudinal reinforcement bead 36 is placed between two immediately adjacent passages 20 and 29 and 30, respectively.
  • the curved base plate 9 thus undergoes an additional stiffening, in particular along its base plate central axis 31.
  • another embodiment 40 comprises an alternatively designed bottom plate 9 two longitudinal reinforcing beads 41 and 42, which are located in the longitudinal extent 19 in addition to a bottom plate center axis 31.
  • the first longitudinal reinforcing bead 41 is arranged on a first side 43 next to the base plate center axis 31 and the second longitudinal reinforcing bead 42 is arranged on a second side 44 next to the bottom plate center axis 31.
  • a bent but otherwise undeformed bottom bending region 45 is arranged, which is a component of the bent bottom plate 9.
  • the two longitudinal extension beads 41, 42 merge into flanks 32 and 33, which surround passages 29 and 30.
  • the floor panel 9 is very torsionally stiff, in particular in the direction of its longitudinal extension 19.
  • flanks 32, 33 and the longitudinal reinforcing beads 41 and 42 rise as elevations 34 the concave side 35 of the curved bottom plate 9.
  • the curved bottom plate 9 closes laterally with two legs 26 and 27 extending substantially parallel to each other.
  • a bent floor panel 9 of another embodiment 50 (see FIGS. 7 and 8 ) has a transverse reinforcement bead 51 between two immediately adjacent passages 29 and 30.
  • the transverse reinforcement bead 51 runs essentially transversely to the longitudinal extent 19 of the curved bottom plate 9 in the direction of the two passages 29 and 30 and thus extends between two legs 26 and 27 of the curved bottom plate 9.
  • the transverse reinforcement bead 51 is arranged at a distance from the flanks 32, 33 bordering the passages 29, 30 and in the region of the curved passage receiving area 28.
  • a first undeformed floor panel area 52 is present between the first passage 29 and the transverse reinforcement bead 51 and a second undeformed floor panel area 53 is present between the second passage 30 and the transverse reinforcement bead 51 on the curved floor panel 9.
  • the transverse reinforcement bead 51 forms in this embodiment 50, regardless of the elevations 34 of the two flanks 32, 33 of the passages 29 and 30 an additional survey 54 on the curved bottom plate 9, so that the curved bottom plate 9 thereby comprises an additional reinforcing means, whereby it is much stiffer than conventional floor panels of the prior art.
  • the additional elevation 54 formed by the transverse reinforcing bead 51 is 54 formed on a convex side 55 of the bent bottom plate 9, whereby a corresponding depression 56 of the transverse reinforcing bead 51 can again be found on the concave side 35 of the curved bottom plate 9.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bodenblech eines Sammelkastens für Kühlwasser eines Wärmeübertragers, welches entlang seiner Längserstreckung nebeneinander angeordnete Durchzüge aufweist, durch welche hindurch Kühlwasserrohre angeordnet sein können, wobei sich das Bodenblech dadurch auszeichnet, dass zwischen zwei unmittelbar benachbarten Durchzügen eine Verstärkungssicke angeordnet ist und dass das Bodenblech quer zu seiner Längserstreckung gebogen ist, wodurch ein wesentlich verwindungssteiferes Bodenblech bereit gestellt ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft zum einen ein Bodenblech eines Sammelkastens für Kühlwasser eines Wärmeübertragers, welches entlang seiner Längserstreckung nebeneinander angeordnete Durchzüge aufweist, durch welche hindurch Kühlwasserrohre angeordnet sein können. Zum anderen betrifft die Erfindung einen Wärmeübertrager für Kraftfahrzeuge mit Kühlwasserrohren und mit Bodenblechen, welche Durchzüge aufweisen, durch welche die Kühlrohre durch die Bodenbleche hindurch geführt sind.
  • Ein derartiges Bodenblech kann gemeinsam mit einem Außenblech einen zweiteiligen Kühlwassersammelkasten eines Wärmeübertragers bilden, indem die beiden Bleche etwa miteinander verpresst werden. Das Bodenblech ist hierbei der den Kühlrohren zugewandte Teil des Kühlwassersammelkastens, wobei die Kühlrohre durch die Durchzüge hindurch in den Kühlwassersammelkasten hinein ragen.
  • Die Bodenbleche tragen wesentlich zur Stabilität der Kühlwassersammelkästen und somit auch zur Stabilität eines gesamten Wärmeübertragers bei, da Wärmeübertrager in der Regel mit zwei solchen Kühlwassersammelkästen, nämlich einen Einlaufkühlwasserkasten und einen Ablauflcühlwasserkasten, ausgestattet sind. Dementsprechend sind Bodenbleche aus dem Stand der Technik auch gut bekannt sowie in den unterschiedlichsten Bauvarianten erhältlich.
  • Beispielsweise ist aus der Offenlegungsschrift DE 103 43 239 A1 ein Wärmeübertrager mit einem Rohrboden eines Sammelkastens bekannt, bei welchem die in dem Rohrboden vorhandenen Durchzüge zusätzlich von Flanken eingefasst sind. Diese Flanken verleihen dem Rohrboden eine zusätzliche Steifigkeit. Da die Flanken hierbei Erhebungen des Rohrbogens bilden, ist mittels zwei unmittelbar benachbarter Flanken zwangsläufig jeweils eine Sicke ausgebildet. Ein derart gestalteter Rohrboden hat somit vorteilhafter Weise eine wesentlich höhere Steifigkeit als ein Rohrboden, bei welchem auf derartige Flanken verzichtet ist.
  • In der Patentschrift US 6,446,337 B1 ist ein Verfahren beschrieben, mittels welchem Durchzüge für Kühlrohre in einen Rohrboden eines Wärmeübertragers eingestanzt werden können. Im Zuge des hier beschriebenen Stanzprozesses bilden sich Flanken um diese Durchzüge herum aus, wobei zwei unmittelbar benachbarte Flanken auch hier gemeinsam eine Sicke ausbilden. Hierdurch kann der Rohrboden insbesondere sehr steif gestaltet werden und der Rohrboden kann im Einbauzustand dem gesamten Wärmeübertrager eine vorteilhafte Steifigkeit bzw. Festigkeit verleihen.
  • Leider reicht die hierdurch erzielte gute Rohrbodensteifigkeit bzw. -festigkeit nicht immer aus, um einen ausreichend steifen Wärmeübertrager bereit stellen zu können, so dass es unverzichtbar ist, entsprechend dickwandige Bleche zur Herstellung der Rohrböden zu verwenden.
  • Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung einen gattungsgemäßen Rohrboden für einen Wärmeübertrager derart weiter zu bilden, dass dem Rohrboden im Wesentlichen bei gleichem oder geringerem Materialeinsatz eine bessere Bodensteifigkeit und/oder Bodenfestigkeit innewohnt.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird von einem Bodenblech eines Sammelkastens für Kühlwasser eines Wärmeübertragers, welches entlang seiner Längserstreckung nebeneinander angeordnete Durchzüge aufweist, durch welche hindurch Kühlwasserrohre angeordnet sein können, gelöst, wobei sich das Bodenblech dadurch auszeichnet, dass zwischen zwei unmittelbar benachbarten Durchzügen eine Verstärkungssicke angeordnet ist und dass das Bodenblech quer zu seiner Längserstreckung gebogen ist.
  • Vorteilhafter Weise erlaubt die Kombination aus Verstärkungssicke und gebogenem Bodenblech bei baulich sehr einfacher Konstruktion, eine besonders hohe Steifigkeit und/oder Festigkeit des Bodenblechs zu erzielen, ohne hierzu eine höhere Materialstärke hinsichtlich des Bodenbleches verwenden zu müssen.
  • Insbesondere interessiert vorliegend der Aufnahmebereich des gebogenen Bodenbleches, in welchem die Durchzüge angeordnet sind. Entscheidend ist, dass dieser Aufnahmebereich gebogen ist, um gemeinsam mit den dort angeordneten Verstärkungssicken eine vorteilhafte Versteifung des vorliegenden gebogenen Bodenbleches zu gewährleisten.
  • Ein derartiges Bodenblech kann vorteilhaft im Zusammenhang mit etwa einem Außenblech, insbesondere bei zweiteiligen Sammelkästen, eingesetzt werden. Das Bodenblech ist den Kühlrohren des Wärmeübertragers in der Weise zugewandt, dass es von den Kühlrohren durchstoßen werden kann. Hierzu weist das Bodenblech Durchzüge auf, in welche die Kühlrohre eingesteckt werden können. Die Durchzüge bilden somit Durchbrüche in dem Bodenblech, deren Innendurchmesser idealerweise genau auf die Außendurchmesser der Kühlrohre abgestimmt sind. Idealerweise sind die Durchzüge in einem gebogenen Durchzügeaufnahmebereich des Bodenbleches vorgesehen.
  • Der Begriff "Sammelkasten" beschreibt hierbei jegliche Einrichtungen, die als Kühlwassereinlaufeinrichtung oder als Kühlwasserablaufeinrichtung an einem Wärmeübertrager eingesetzt werden können.
  • Es versteht sich, dass der "Wärmeübertrager" in den verschiedensten Bereichen Verwendung finden kann, in welchen Wärmeenergie von einem ersten Medium auf ein weiteres Medium übertragen werden soll. Ein Haupteinsatzgebiet des hier beschriebenen Wärmeübertragers liegt im Bereich des Kraftfahrzeugwesens.
  • Mit dem Begriff "Kühlwasser" ist jegliches flüssiges Kühlmittel erfasst, weiches dazu geeignet ist, Wärmeenergie aufzunehmen, zu transportieren und an geeigneter Stelle wieder abzugeben.
  • Eine bevorzugte Ausführungsvariante sieht vor, dass das Bodenblech quer zu seiner Längserstreckung mit einem Außenradius r mit einem Wert zwischen 15 mm und 46 mm gebogen ist. Dabei ist der Außenradius r vorteilhaft von der Bautiefe des Bodenblechs quer zur Längserstreckung abhängig. Dabei ist der Außenradius r durch die Formel r = T/2/(sin(a)) mit T = Bautiefe des Bodenblechs und a ist ein Winkel im Bereich zwischen 37° und 40°, vorzugsweise etwa 38,5°. Bei einer Bautiefe T des Bodens von 19 mm bis 21 mm ergibt sich vorteilhaft ein Radius r von ca. 17 mm. Bei einer Bautiefe T des Bodens von 27 mm bis 30 mm ergibt sich vorteilhaft ein Radius r von ca. 23 mm. Bei einer Bautiefe T des Bodens von 35 mm bis 37 mm ergibt sich vorteilhaft ein Radius r von ca. 30 mm. Bei einer Bautiefe T des Bodens von 43 mm bis 45 mm ergibt sich vorteilhaft ein Radius r von ca. 36 mm. Bei einer Bautiefe T des Bodens von 55 mm bis 57 mm ergibt sich vorteilhaft ein Radius r von ca. 46 mm. Dabei gilt r = U/2π gilt. U definiert sich aus einem fiktiven Kreisumfang, der von dem gebogenen Bodenblech vorgegeben wird. Der Radius r ergibt sich durch ein Optimum zwischen einer Spannung am Boden im Bereich des Rohrendes und einer Spannung im Bereich der Rohrmitte. Dabei nimmt die Spannung im Bereich des Rohrendes mit abnehmendem Radius ab und gleichzeitig nimmt die Spannung in der Rohrmitte mit abnehmender Spannung zu. Dadurch entstehen konkurrierende Effekte, die bei einer Bodentiefe von 35 mm bis 37 mm zu einem Optimum bei einem Radius von 30 mm führen. Bei abweichenden Bautiefen ergeben sich entsprechend andere Radien r.
  • Vorteilhafter Weise kann das Bodenblech bzw. der gebogene Durchzügeaufnahmebereich derart steif ausgebildet werden, dass zudem auf bisher erforderliche zusätzlich Verstärkungsbauteile, wie beispielsweise Zuganker, verzichtet werden kann. Hierdurch kann ein Wärmeübertrager wesentlich kompakter bauen als herkömmliche Wärmeübertrager.
  • Es versteht sich, dass die vorgesehene Verstärkungssicke vielfältig gestaltet sein kann. Eine besonders erwähnenswerte Erhöhung der Steifigkeit bzw. der Festigkeit des vorliegenden Bodenbleches kann erzielt werden, wenn die Verstärkungssicke beabstandet von den Durchzügen an dem Bodenblech angeordnet ist. Hierbei wird die Verstärkungssicke insbesondere nicht von den die Durchzüge umrandenden Flanken gebildet, wie es im Stand der Technik üblich ist. Vielmehr sind Erhebungen bzw. Senken, welche eine Verstärkungssicke bilden, von derartigen Flanken verschieden.
  • Dementsprechend sieht eine vorteilhafte Ausführungsvariante vor, dass die Verstärkungssicke beabstandet von einer die Durchzüge umrandenden Flanke an dem Bodenblech angeordnet ist. Vorteilhafter Weise wird zum einen bereits durch die Flanke eine gute Erhöhung der Steifigkeit bzw. der Festigkeit des vorliegenden Bodenbleches erreicht. Zum anderen wird eine zusätzliche Erhöhung der Steifigkeit bzw. der Festigkeit des vorliegenden Bodenbleches insbesondere mittels der Erhebungen der Verstärkungssicke erzielt.
  • Ist die Verstärkungssicke unabhängig von einer die Durchzüge umrandenden Flanke an dem Bodenblech angeordnet, kann die Verstärkungssicke vorteilhafter Weise unabhängig von der Flanke die Steifigkeit bzw. die Festigkeit des vorliegenden Bodenbleches weiter erhöhen.
  • Die Stabilität des gebogenen Bodenbleches lässt auch verbessern, wenn die Flanken der Durchzüge auf einer ersten Seite des gebogenen Bodenbleches und Erhebungen der Verstärkungssicken auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des gebogenen Bodenbleches ausgebildet sind.
  • Die Verstärkungssicke kann an dem Bodenblech darüber hinaus verschieden orientiert angeordnet sein. Ist die Verstärkungssicke als eine Querverstärkungssicke quer zur Längserstreckung des Bodenblechs angeordnet, versteift sie das Bodenblech im Wesentlichen quer zu der Längserstreckung. Dies ist besonders vorteilhaft bei Wärmeübertragern, die relativ tief bauen.
  • Kumulativ oder alternativ kann zwischen zwei unmittelbar benachbarten Durchzügen wenigstens eine Längsverstärkungssicke längs zur Längserstreckung des Bodenbleches angeordnet sein. Mittels einer solchen Längsverstärkungssicke kann das Bodenblech insbesondere hinsichtlich seiner Länge zusätzlich gut versteift werden.
  • Bei einer diesbezüglichen Ausführungsvariante kann vorgesehen sein, dass die Längsverstärkungssicke mittig an dem Bodenblech angeordnet ist. Um hierbei auch quer zum Bodenblech einer Versteifung erzielen zu können, kann die Längsverstärkungssicke bereiter ausgebildet sein. Beispielsweise weist die Längsverstärkungssicke eine Breite auf, die mehr als ein Drittel der Bodenblechbreite einnimmt.
  • Es versteht sich, dass auch mehr als eine Längsverstärkungssicke zwischen zwei unmittelbar benachbarten Durchzügen vorhanden sein kann, wenn sie entsprechend schmal ausgebildet sind.
  • Bei einer hierzu vorteilhaften Ausführungsvariante ist vorgeschlagen, dass zwischen zwei unmittelbar benachbarten Durchzügen zwei Längsverstärkungssicken auf unterschiedlichen Seiten der Bodenblechmittelachse angeordnet sind. Durch eine derartige Doppellängsverstärkungssicke kann ebenfalls eine vorteilhafte Erhöhung der Steifigkeit bzw. der Festigkeit des vorliegenden Bodenbleches erreicht werden.
  • Beispielsweise sind die beiden Längsverstärkungssicken links und rechts mit einem identischen Abstand zu der Bodenblechmittelachse angeordnet, so dass das Bodenblech symmetrisch bauen kann, wodurch sich weitestgehend homogene Steifigkeits- bzw. Festigkeitseigenschaften am Bodenblech einstellen können.
  • Auch kann die Längsverstärkungssicke in eine Flanke oder mehrere Flanken der Durchzüge übergehen, um so die Steifigkeit und Festigkeit des Bodenblechs weiter erhöhen zu können.
  • Eine entsprechend vorteilhafte Ausführungsvariante sieht vor, dass die Durchzüge jeweils von einer Flanke umrandet sind und zwei unmittelbar benachbarte Flanken mittels einer Längsverstärkungssicke miteinander verbunden sind. Durch eine derartige Verbindung zwischen einer Längsverstärkungssicke und wenigstens einer Flanke kann das Bodenblech auch steifer bauen.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird auch von einem Wärmeübertrager für Kraftfahrzeuge mit Kühlrohren und mit Bodenblechen, welche Durchzüge aufweisen, durch welche die Kühlrohre durch die Bodenbleche hindurch geführt sind, gelöst, wobei sich der Wärmeübertrager durch ein Bodenblech nach wenigstens einem der vorstehenden Merkmale auszeichnet.
  • Insbesondere bei Wärmeübertragern, welche vollständig aus Aluminium oder vollständig aus einer Aluminium-Legierung hergestellt sind, bringen derart versteifte Bodenbleche einen erheblichen Vorteil, da Aluminium eine geringere Festigkeit aufweist als beispielsweise Stahl. Deshalb ist das hier beschriebe Bodenblech besonders vorteilhaft im Zusammenhang mit einem aus Aluminium gefertigten Wärmeübertrager.
  • Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften vorliegender Erfindung werden anhand nachfolgender Beschreibung anliegender Zeichnung erläutert, in welcher beispielhaft ein Wärmeübertrager und verschieden ausgebildete Bodenbleche dargestellt sind.
  • Es zeigt
    • Figur 1
    schematisch eine Ansicht eines Wärmeübertragers mit zwei Kühlwassersammelkästen, die jeweils ein gebogenes Bodenblech mit Durchzügen für Kühlwasserrohre aufweisen,
    Figur 2
    schematisch eine Seitensicht eines ersten gebogenen Bodenblechs mit Durchzügen und mit einer Längsverstärkungssicke,
    Figur 3
    schematisch eine Aufsicht eines Ausschnittes des ersten gebogenen Bodenblechs aus der Figur 2,
    Figur 4
    schematisch eine perspektivische Ansicht eines weiteren gebogenen Bodenblechs mit Durchzügen und mit zwei Längsverstärkungssicken,
    Figur 5
    schematisch eine Seitenansicht des weiteren gebogenen Bodenblechs aus der Figur 4,
    Figur 6
    schematisch eine Aufsicht eines Ausschnittes des weiteren gebogenen Bodenblechs aus den Figuren 4 und 5,
    Figur 7
    schematisch eine Seitenansicht eines alternativen, gebogenen Bodenblechs mit Durchzügen und mit einer Querversteifungssicke, und
    Figur 8
    schematisch eine Aufsicht eines Ausschnittes des gebogenen Bodenblechs aus der Figur 7.
  • Der in der Figur 1 gezeigte Wärmeübertrager 1 kann beispielsweise in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, um Kühlwasser eines. Verbrennungsmotors (hier nicht gezeigt) zu kühlen. Der Wärmeübertrager 1 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel einen Grundkörper 2, an welchem ein Kühtwassereinlaufkasten 3 und ein Kühlwasserablaufkasten 4 angeordnet sind.
  • Zwischen den beiden Kühlwasserkästen 3 und 4 verlaufen Kühlwasserrohre 5 (hier nur exemplarisch beziffert), so dass ein zu kühlendes Kühlwasser von dem Kühlwassereinlaufkasten 3 zu dem Kühlwasserablauflasten 4 durch den Wärmeübertrager 1 fließen kann. Um eine Wärmeableitung der dem Kühlwasser innewohnenden Wärmeenergie wesentlich zu verbessern, sind zwischen den einzelnen Kühlwasserrohren 5 Kühlrippenwellen 6 angeordnet, die sich von dem Kühlwassereinlaufkasten 3 bis zu dem Kühfwasserablaufkasten 4 erstrecken. Jede der Kühlrippenwellen 6 stellt eine Vielzahl an Kühlrippen 7 an dem Wärmeübertrager 1 zur Verfügung. Mittels der zur Verfügung gestellten Kühlrippen 7 wird die Gesamtableitfläche für Wärmeenergie des Wärmeübertragers 1 vorteilhafter Weise erhöht, wodurch wiederum die Kühlleistung des Wärmeübertragers 1 verbessert werden kann. In der der Mitte des Wärmeübertragers 1 ist ein vertikal verlaufender Haltesteg 8 vorgesehen, mittels welchem die Kühlrohre 5 zusätzlich gehalten werden können.
  • Sowohl der Kühlwassereinlaufkasten 3 als auch der Kühlwasserablaufkasten 4 sind jeweils aus einem gebogenen Bodenblech 9 und einem gebogenen Außenblech 10 zusammen gesetzt (hier nur hinsichtlich des Kühlwassereinlaufkastens 3 beziffert).
  • Beide Bleche 9 und 10 sind an einer Naht 11 flüssigkeitsdicht miteinander verpresst und an der Oberseite 12 mit einem ersten Verschluss 13 und an der Unterseite 14 mit einem weiteren Verschluss 15 verschlossen. Im Bereich der Oberseite 12 verfügt der Kühlwassereinlaufkasten 3 zudem über einen Kühlwasserzulauf 16, während der Kühlwasserablaufkasten 4 im Bereich der Unterseite 14 einen Kühlwasserablauf 17 aufweist.
  • Das jeweilige gebogene Bodenblech 9 des Kühlwassereinlaufkastens 3 bzw. des Kühlwasserablaufkastens 4 ist gegenüber den einzelnen Kühlwasserrohren 5 derart angeordnet, dass die Kühlwasserrohre 5 im Wesentlichen in einem rechten Winkel 18 zu der Längserstreckung 19 ausrichtet sind.
  • Während der Kühlwasserzulauf 16 bzw. der Kühlwasserablauf 17 jeweils an dem entsprechenden Außenblech 10 vorgesehen sind, kommunizieren die Kühlwasserrohre 5 mit dem jeweiligen gebogenen Bodenblech 9 des Kühlwassereinlaufkastens 3 bzw. des Kühlwasserablauflcastens 4, indem sie Durchzüge 20 des gebogenen Bodenbleches 9 durchstoßen.
  • Ausführungsbeispiele zu vorteilhaft gestalteten Bodenblechen 9 sind in den Figuren 2 bis 8 gezeigt. Hierbei können gleiche oder gleichwirkende Bauteile bzw. Bauteilgruppen der Einfachheit halber mit gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet sein.
  • Das in den Figuren 2 und 3 gezeigte erste Ausführungsbeispiel 25 illustriert ein gebogenes Bodenblech 9, welches im Wesentlichen u-förmig ausgebildet ist und an seinen Seitenbereichen mit einem ersten Schenkel 26 und einem zweiten Schenkel 27 abschließt. Die beiden Schenkel 26 und 27 verlaufen im Wesentlichen parallel zueinander. Zwischen den beiden Schenkeln 26 und 27 erstreckt sich ein gebogener Durchzügeaufnahmebereich 28 mit einem Radius r entlang der Längserstreckung 19 des gebogenen Bodenbleches 9, in welchem die Durchzüge 20 angeordnet sind. Dadurch, dass der gebogene Durchzügeaufnahmebereich 28 - und damit auch das gebogene Bodenblech 9 - mit einem Radius r gebogen ist, wird eine gute Steifigkeit erzielt.
  • Nach der Figur 3 sind zwei unmittelbar nebeneinander angeordnete Durchzüge 29 und 30 gut zu erkennen, die jeweils quer zur Längserstreckung 19 ausgebildet sind und entlang einer Bodenblechmittelachse 31 nebeneinander angeordnet sind.
  • Der erste Durchzug 29 ist im Wesentlichen von einer ersten Flanke 32 umrandet, während der zweite Durchzug 30 im Wesentlichen von einer zweiten Flanke 33 umgeben ist. Die beiden Flanke 32, 33 sind als Erhebungen 34 ausgebildet, die sich an einer konkav ausgebildeten Seite 35 des gebogenen Durchzügeaufnahmebereichs 28 bzw. des gebogenen Bodenleches 9 erheben.
  • Zwischen dem ersten Durchzug 29 und dem zweiten Durchzug 30 ist eine Längsverstärkungssicke 36 (siehe Figur 3) angeordnet, die sich entlang der Längserstreckung 19 des gebogenen Bodenbleches 9 an der Bodenblechmittelachse 31 erstreckt. Somit ist die Längsverstärkungssicke 36 zwischen zwei unmittelbar benachbarten Durchzügen 20 bzw. 29 und 30 platziert.
  • Vorteilhafter Weise erfährt das gebogene Bodenblech 9 hierdurch eine zusätzliche Versteifung insbesondere entlang seiner Bodenblechmittelachse 31.
  • Bei einem in den Figuren 4 bis 6 gezeigten weiteren Ausführungsbeispiel 40 umfasst ein alternativ gestaltetes Bodenblech 9 zwei Längsverstärkungssicken 41 und 42, die sich in Längserstreckung 19 neben einer Bodenblechmittelachse 31 befinden. Hierbei ist die erste Längsverstärkungssicke 41 auf einer ersten Seite 43 neben der Bodenblechmittelachse 31 und die zweite Längsverstärkungssicke 42 auf einer zweiten Seite 44 neben der Bodenblechmittelachse 31 angeordnet.
  • Zwischen den beiden Längsverstärkungssicken 41 und 42 innerhalb eines mit einem Radius r gebogenen Durchzügeaufnahmebereichs 28 ist ein gebogener, aber ansonsten unverformter Bodenbiechbereich 45 angeordnet, der Bestandteil des gebogenen Bodenbleches 9 ist.
  • Die beiden Längserstreckungssicken 41, 42 gehen in Flanken 32 und 33 über, welche Durchzüge 29 und 30 umranden. Hierdurch wird das Bodenblech 9 insbesondere in Richtung seiner Längserstreckung 19 sehr verwindungssteif.
  • Auch in diesem weiteren Ausführungsbeispiel 40 erheben sich die Flanken 32, 33 und die Längsverstärkungssicken 41 und 42 als Erhebungen 34 an der konkav ausgebildeten Seite 35 des gebogenen Bodenblechs 9. Seitlich schließt das gebogene Bodenblech 9 mit zwei im Wesentlichen parallel zueinander verlaufenden Schenkel 26 und 27 ab.
  • Ein gebogenes Bodenblech 9 eines anderen Ausführüngsbeispiels 50 (siehe Figuren 7 und 8) weist zwischen zwei unmittelbar benachbarten Durchzügen 29 und 30 eine Querverstärkungssicke 51 auf.
  • Die Querverstärkungssicke 51 verläuft im Wesentlichen quer zur Längserstreckung 19 des gebogenen Bodenbleches 9 in Richtung der beiden Durchzüge 29 und 30 und erstreckt sich so zwischen zwei Schenkeln 26 und 27 des gebogenen Bodenbleches 9.
  • Weiter ist die Querverstärkungssicke 51 beabstandet von den die Durchzüge 29, 30 umrandenden Flanken 32 bzw. 33 im Bereich des gebogener Durchzügeaufnahmebereiches 28 angeordnet. Hierdurch ist ein erster unverformter Bodenblechbereich 52 zwischen dem ersten Durchzug 29 und der Querverstärkungssicke 51 und ein zweiter unverformter Bodenblechbereich 53 zwischen dem zweiten Durchzug 30 und der Querverstärkungssicke 51 an dem gebogenen Bodenblech 9 vorhanden.
  • Vorteilhafter Weise bildet die Querverstärkungssicke 51 in diesem Ausführungsbeispiel 50 unabhängig von den Erhebungen 34 der beiden Flanken 32, 33 der Durchzüge 29 und 30 eine zusätzliche Erhebung 54 an dem gebogenen Bodenblech 9 aus, so dass der gebogene Bodenblech 9 hierdurch ein zusätzliches Verstärkungsmittel umfasst, wodurch er wesentlich steifer ausgebildet ist als herkömmliche Bodenbleche aus dem Stand der Technik.
  • Während die Erhebungen 34 der Flanken 32, 33 im Bereich einer konkav ausgebildeten Seite 35 des gebogenen Bodenbleches 9 vorgesehen sind, ist die durch die Querverstärkungssicke 51 gebildete zusätzliche Erhebung 54 an einer konvex ausgebildeten Seite 55 des gebogenen Bodenbleches 9 ausgebildet, wodurch eine entsprechende Senke 56 der Querverstärkungssicke 51 wiederum an der konkaven Seite 35 des gebogenen Bodenbleches 9 zu finden ist.

Claims (12)

  1. Bodenblech (9) eines Sammelkastens (3, 4) für Kühlwasser eines Wärmeübertragers (1), weiches entlang seiner Längserstreckung (19) nebeneinander angeordnete Durchzüge (20; 29, 30) aufweist, durch welche hindurch Kühlwasserrohre (5) angeordnet sein können, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei unmittelbar benachbarten Durchzügen (20; 29, 30) eine Verstärkungssicke (36; 41, 42; 51) angeordnet ist und das Bodenblech (9) quer zu seiner Längserstreckung (19) gebogen ist.
  2. Bodenblech (9) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass das Bodenblech (9) quer zu seiner Längserstreckung (19) mit einem Radius r mit einem Wert zwischen 15 mm und 46 mm.
  3. Bodenblech (9) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungssicke (51) beabstandet von den Durchzügen (20; 29, 30) an dem Bodenblech (9) angeordnet ist.
  4. Bodenblech (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungssicke (51) beabstandet von einer die Durchzüge (20; 29, 30) umrandende Flanke (32, 33) an dem Bodenblech (9) angeordnet ist.
  5. Bodenblech (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass die Verstärkungssicke (36; 41, 42; 51) unabhängig von einer die Durchzüge (20; 29, 30) umrandende Flanke (32, 33) an dem Bodenblech (9) angeordnet ist.
  6. Bodenblech (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Flanken (32, 33) der Durchzüge (20; 29, 30) auf einer ersten Seite (35) des gebogenen Bodenbleches (9) und Erhebungen (54) der Verstärkungssicken (51) auf einer der ersten Seite (35) gegenüberliegenden zweiten Seite (55) des gebogenen Bodenbleches (9) ausgebildet sind
  7. Bodenblech (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei unmittelbar benachbarten Durchzügen (20; 29, 30) wenigstens eine Querverstärkungssicke (51) quer zur Längserstreckung (19) des Bodenblechs (9) angeordnet ist.
  8. Bodenblech (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei unmittelbar benachbarten Durchzügen (20; 29, 30) wenigstens eine Längsverstärkungssicke (36; 41, 42) längs zur Längserstreckung (19) des Bodenblechs (9) angeordnet ist.
  9. Bodenblech (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Längsverstärkungssicke (36) mittig i3n dem Bodenblech (9) angeordnet ist.
  10. Bodenblech (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei unmittelbar benachbarten Durchzügen (20; 29, 30) zwei Längsverstärkungssicken (41, 42) auf unterschiedlichen Seiten (43, 44) der Bodenblechmittelachse (31) angeordnet sind.
  11. Bodenblech (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchzüge (20; 29, 30) jeweils von einer Flanke (32, 33) umrandet sind und zwei unmittelbar benachbarte Flanken (32, 33) mittels einer Längsverstärkungssicke (36; 41, 42) miteinander verbunden sind.
  12. Wärmeübertrager (1) für Kraftfahrzeuge mit Kühlrohren (5) und mit Bodenblechen (9), welche Durchzüge (20; 29, 30) aufweisen, durch welche die Kühlrohre (5) durch die Bodenbleche (9) hindurch geführt sind, gekennzeichnet durch ein Bodenblech (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
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