EP3336470B1

EP3336470B1 - Method for providing a cooler with slat assembly, cooler and motor vehicle with a cooler

Info

Publication number: EP3336470B1
Application number: EP17202954.8A
Authority: EP
Inventors: Wolfgang Burkhardt; Christopher Schmidt
Original assignee: MAN Truck and Bus SE
Current assignee: MAN Truck and Bus SE
Priority date: 2016-12-15
Filing date: 2017-11-22
Publication date: 2020-11-11
Anticipated expiration: 2037-11-22
Also published as: EP3336470A1; DE102016014934A1

Description

Die Erfindung betrifft einen eine Lamellenanordnung aufweisenden Kühler mit einem ersten Kanal zur Führung eines wärmeabgebenden Fluids und einem zum ersten Kanal benachbarten zweiten Kanal zur Führung eines wärmeaufnehmenden Fluids, wobei der erste Kanal und der zweite Kanal jeweils durch benachbarte Lamellen der Lamellenanordnung begrenzt werden. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Bereitstellen eines derartigen Kühlers und ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Kühler. Der Begriff "Fluid" umfasst dabei Flüssigkeiten und Gase.The invention relates to a cooler having a lamellar arrangement with a first channel for guiding a heat-emitting fluid and a second channel adjacent to the first channel for guiding a heat-absorbing fluid, the first channel and the second channel each being delimited by adjacent lamellas of the lamellar arrangement. The invention also relates to a method for providing such a cooler and a motor vehicle with such a cooler. The term "fluid" includes liquids and gases.

Kühler sind, beispielsweise als Ladeluftkühler in einem Fahrzeug, hinlänglich bekannt und nutzen dabei regelmäßig den Wärmeaustausch zwischen einem wärmeabgebenden und einem wärmeaufnehmenden Fluid. Hierzu umfassen solche Kühler typischerweise zumindest einen ersten Kanal zur Führung des wärmeabgebenden Fluids und zumindest einen zweiten Kanal zur Führung des wärmeaufnehmenden Fluids. Bei aus der Praxis bekannten Kühlern werden der erste Kanal und der zweite Kanal jeweils durch benachbarte Lamellen einer Lamellenanordnung begrenzt, wobei sich der erste Kanal und der zum ersten Kanal benachbarte zweite Kanal eine gemeinsame Lamelle teilen, die wiederum zur einen Seite mit dem wärmeabgebenden Fluid und zur anderen Seite mit dem wärmaufnehmende Fluid in Kontakt steht und über die der gewünschte Wärmeaustausch zwischen dem wärmeaufnehmenden und dem wärmeabgebenden Fluid erfolgt. Durch wechselnde Lastanforderungen werden im Kühler sich ständig ändernde thermische Ausdehnungen veranlasst, die auf Dauer die Lamellen derart beanspruchen, dass im Betrieb auftretende mechanische Belastungen zu einer Schädigung der Lamellen, z. B. in Form von Rissen oder Brüchen, führen können. Solch eine die Schädigung verursachende mechanische Belastung kann beispielsweise von Druckschwingungen im wärmeaufnehmenden bzw. wärmeabgebenden Fluid ausgehen.Coolers are well known, for example as charge air coolers in a vehicle, and regularly use the heat exchange between a heat-emitting and a heat-absorbing fluid. For this purpose, such coolers typically include at least one first channel for guiding the heat-emitting fluid and at least one second channel for guiding the heat-absorbing fluid. In the case of coolers known from practice, the first channel and the second channel are each delimited by adjacent lamellae of a lamellar arrangement, the first channel and the second channel adjacent to the first channel sharing a common lamella, which in turn on the one hand with the heat-emitting fluid and on the other hand is in contact with the heat-absorbing fluid and via which the desired heat exchange takes place between the heat-absorbing and the heat-emitting fluid. Due to changing load requirements, constantly changing thermal expansions are caused in the cooler, which in the long term stress the fins in such a way that mechanical loads occurring during operation can damage the fins, e.g. B. in the form of cracks or breaks. Such a mechanical load causing the damage can arise, for example, from pressure oscillations in the heat-absorbing or heat-emitting fluid.

WO 2016/01261 A2 offenbart einen Plattenwärmetauscher mit strukturellen Verstärkungen zwischen den einzelnen Modulen, wobei jedes Modul durch die Druckschwingungen deformiert werden kann, ohne Spannungen auf benachbarte Module zu übertragen. Der Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist auf diesem Dokument basiert. WO 2016/01261 A2 discloses a plate heat exchanger with structural reinforcements between the individual modules, wherein each module can be deformed by the pressure vibrations without transferring stresses to adjacent modules. The preamble of claim 1 is based on this document.

FR 2 980 837 A1 offenbart einen Stapelplattenwärmetauscher mit gestanzten Taschen und einer Verstärkung zur Erhöhung der Steifigkeit gegen die Druckschwingungen. Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren bereitzustellen, mit dem sich eine Belastbarkeit des Kühlers erhöhen lässt. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, einen Kühler mit höhere Belastbarkeit bereitzustellen. FR 2 980 837 A1 discloses a stacked plate heat exchanger with punched pockets and a reinforcement to increase the rigidity against the pressure vibrations. It is therefore an object of the present invention to provide a method with which the load capacity of the cooler can be increased. Another object of the invention is to provide a cooler with a higher load capacity.

Diese Aufgaben werden durch Vorrichtungen und Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und werden in der folgenden Beschreibung unter teilweiser Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.These objects are achieved by devices and methods with the features of the independent claims. Advantageous embodiments and applications of the invention result from the dependent claims and are explained in more detail in the following description with partial reference to the figures.

Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Verfahren zum Bereitstellen eines eine Lamellenanordnung aufweisenden Kühlers bereitgestellt. Der Kühler weist zumindest einen ersten Kanal zur Führung eines wärmeabgebenden Fluids und zumindest einen zweiten Kanal zur Führung eines wärmeaufnehmenden Fluids auf. Ein erster Kanal ist hierbei benachbart zu einem zweiten Kanal angeordnet. Bei mehreren ersten und zweiten Kanälen weist der Kühler vorzugsweise eine alternierende Anordnung aus ersten und zweiten Kanälen auf. Der erste Kanal und der zweite Kanal werden jeweils durch benachbarte Lamellen der Lamellenanordnung begrenzt. Die Anordnung der Fluidkanäle ergibt sich somit durch Aufeinanderschichtung bzw. Aufeinanderstapeln der Lamellen der Lamellenanordnung.According to a first aspect of the invention, a method for providing a cooler having a fin arrangement is provided. The cooler has at least one first channel for guiding a heat-emitting fluid and at least one second channel for guiding a heat-absorbing fluid. A first channel is arranged adjacent to a second channel. If there are several first and second channels, the cooler preferably has an alternating arrangement of first and second channels. The first channel and the second channel are each delimited by adjacent slats of the slat arrangement. The arrangement of the fluid channels is thus obtained by layering or stacking the lamellae of the lamella arrangement.

Erfindungsgemäß wird in einem vorbestimmten Bereich der Lamellenanordnung eine Druckeigenspannung erzeugt. Insbesondere wird in einem Primärbereich zumindest einer Lamelle der Lamellenanordnung eine gegenüber einem Sekundärbereich der zumindest einen Lamelle erhöhte Druckeigenspannung erzeugt.According to the invention, a compressive residual stress is generated in a predetermined area of the lamella arrangement. In particular, in a primary area of at least one lamella of the lamella arrangement, an increased residual compressive stress is generated compared to a secondary area of the at least one lamella.

Der vorbestimmte Bereich der Lamellenanordnung kann ein Bereich der Lamellenanordnung sein, der eine hohe und/oder die höchste Wahrscheinlichkeit für das Auftreten einer Schädigung aufgrund einer thermischen Belastung im Betrieb des Kühlers aufweist. Der vorbestimmte Bereich ist somit vorzugsweise eine potentielle Versagensstelle des Kühlers. Diese potentiellen Versagensstellen und damit die Lage des vorbestimmten Bereichs sind dem Fachmann in der Regel bekannt oder können durch experimentelle Belastungstests oder Berechnungen für einen Kühler ermittelt werden. Entsprechend kann der vorbestimmte Bereich ein Primärbereich der zumindest einen Lamelle sein, der eine höhere Anfälligkeit für das Auftreten einer Schädigung aufgrund einer thermischen Belastung im Betrieb des Kühlers als ein gegenüber dem Primärbereich räumlich versetzter Sekundärbereich aufweist. Nachfolgend wird für diesen vorbestimmten Bereich daher auch der Ausdruck Primärbereich verwendet.The predetermined area of the lamellar arrangement can be an area of the lamellar arrangement that has a high and / or the highest probability of damage occurring due to thermal loading during operation of the cooler. The predetermined area is thus preferably a potential point of failure of the cooler. These potential failure points and thus the location of the predetermined area are generally known to the person skilled in the art or can be determined by experimental stress tests or calculations for a cooler. Correspondingly, the predetermined area can be a primary area of the at least one lamella, which is more susceptible to the occurrence of damage due to thermal loading during operation of the cooler than a secondary area spatially offset from the primary area. The term primary area will therefore also be used below for this predetermined area.

Gegenüber dem Stand der Technik hat das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, dass eine Druckeigenspannung in der Lamelle gezielt im vorbestimmten Bereich bzw. Primärbereich erhöht wird. Die erzeugte Druckeigenspannung hat dann in vorteilhafter Weise zur Folge, dass die Belastbarkeit der Lamellen und damit des ganzen Kühlers erhöht wird. Grundsätzlich richtet sich die Realisierung der Druckeigenspannung im Besonderen auf den Primärbereich mit seiner höheren Anfälligkeit für eine Schädigung, d. h. mit einer gegenüber dem Sekundärbereich erhöhten Wahrscheinlichkeit, dass im Betrieb des Kühlers eine Schädigung auftritt. Beispiele für die besagte Schädigung sind insbesondere ein Riss, ein Bruch oder Vergleichbares, wobei die Schädigung auftritt, wenn eine zulässige statische und dynamische Festigkeitsbeanspruchung überschritten wird. Insbesondere wird hierbei die besagte Anfälligkeit für das Auftreten einer Schädigung durch im Betrieb wechselnde Lastanforderungen an den Kühler und damit einhergehenden thermisch induzierten Ausdehnungsänderungen verursacht, wodurch die Lamelle auf Dauer einer im Betrieb auftretenden mechanischen Belastung nicht standhalten kann. Bei der mechanischen Belastung kann es sich um eine im Betrieb auftretende Zugbelastung handeln. Solche mechanischen auf die Lamellen wirkenden Belastungen können dabei z. B. von Druckschwingungen in dem wärmeabgebenden und/oder dem wärmaufnehmenden Fluid ausgehen. Grundsätzlich versteht der Fachmann unter einer Druckeigenspannung oder Eigenspannung erster Art eine mechanische Spannung, die in der Lamelle herrscht, ohne dass äußere Kräfte auf die Lamelle wirken und sich die Lamelle im thermischen Gleichgewicht befindet. Mittels der dauerhaft im Primärbereich herrschenden Druckeigenspannung lässt sich dann einer im Betrieb auf den Primärbereich wirkenden Beanspruchung, vorzugsweise Zugbeanspruchung, entgegenwirken, so dass eine resultierende maximale Beanspruchung reduziert wird.Compared to the prior art, the method according to the invention has the advantage that an internal compressive stress in the lamella is increased in a targeted manner in the predetermined area or primary area. The resulting compressive residual stress then advantageously has the consequence that the load-bearing capacity of the fins and thus of the entire cooler is increased. Basically the realization of the residual compressive stress is aimed in particular at the primary area with its higher susceptibility to damage, ie with a higher probability than the secondary area that damage will occur during operation of the cooler. Examples of the said damage are in particular a crack, a break or the like, the damage occurring when a permissible static and dynamic strength stress is exceeded. In particular, the said susceptibility to the occurrence of damage is caused by the load requirements on the cooler changing during operation and the associated thermally induced expansion changes, which means that the lamella cannot withstand a mechanical load that occurs during operation. The mechanical load can be a tensile load that occurs during operation. Such mechanical loads acting on the slats can, for. B. assume pressure oscillations in the heat-emitting and / or the heat-absorbing fluid. Basically, the person skilled in the art understands residual compressive stress or internal stress of the first type to be a mechanical stress that prevails in the lamella without external forces acting on the lamella and the lamella being in thermal equilibrium. The residual compressive stress permanently prevailing in the primary area can then be used to counteract a stress, preferably tensile stress, acting on the primary area during operation, so that a resulting maximum stress is reduced.

Grundsätzlich umfasst der Begriff "Bereitstellen" sowohl ein Herstellen des Kühlers als auch eine an dem gefertigten oder teilweise gefertigten Kühler vorgenommene Modifikation mit dem Ziel, eine Belastbarkeit des Kühlers zu erhöhen. Eine höhere Belastbarkeit macht sich dabei insbesondere durch eine im Durchschnitt erhöhte Lebensdauer des Kühlers bei gleicher Betriebsbelastung bemerkbar.In principle, the term “providing” includes both a production of the cooler and a modification made to the manufactured or partially manufactured cooler with the aim of increasing the load capacity of the cooler. A higher load capacity is particularly noticeable in the increased service life of the cooler on average with the same operating load.

Vorzugsweise bilden benachbarte Lamellen der Lamellenanordnung jeweils die Wandung für einen der ersten oder zweiten Kanäle. Insbesondere teilen sich der erste Kanal und der benachbarte zweite Kanal eine gemeinsame Lamelle in Form einer Wandung, die zwischen dem ersten Kanal und dem zweiten Kanal angeordnet ist und über die der Wärmeaustausch zwischen dem wärmeabgebenden Fluid und wärmeaufnehmenden Fluid erfolgt. Hierbei erfolgt ein Transport des wärmeabgebenden Fluids bzw. des wärmeaufnehmenden Fluids durch den ersten bzw. zweiten Kanal entlang einer Strömungsrichtung. Der Kühler kann ferner Anschlüsse umfassen, um den mindestens einen ersten Kanal fluidisch mit einem ersten Fluidkreislauf zu koppeln und um den mindestens einen zweiten Kanal fluidisch mit einem zweiten Fluidkreislauf zu koppeln. Ferner ist es vorgesehen, dass die Lamellen aus einem Material mit einer vergleichsweise hohen Wärmeleitfähigkeit gefertigt sind, z. B. Aluminium oder einem aluminiumhaltigen Material. Als wärmabgebendes oder wärmeaufnehmendes Fluid sind gasförmige Medien, wie z.B. Luft, oder flüssige Medien, wie z. B. Wasser, vorstellbar.Preferably, adjacent lamellae of the lamella arrangement each form the wall for one of the first or second channels. In particular, the first channel and the adjacent second channel share a common lamella in the form of a wall which is arranged between the first channel and the second channel and via which the heat exchange between the heat-emitting fluid and heat-absorbing fluid takes place. Here, the heat-emitting fluid or the heat-absorbing fluid is transported through the first or second channel along a flow direction. The cooler can further comprise connections in order to fluidically couple the at least one first channel to a first fluid circuit and to fluidly couple the at least one second channel to a to couple the second fluid circuit. Furthermore, it is provided that the lamellae are made of a material with a comparatively high thermal conductivity, e.g. B. aluminum or an aluminum-containing material. The heat-emitting or heat-absorbing fluid are gaseous media, such as air, or liquid media, such as. B. water, imaginable.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass zur Erzeugung der Druckeigenspannung die Lamellenanordnung im vorbestimmten Bereich plastisch verformt wird und/oder dass die Lamellen der Lamellenanordnung zur Erhöhung der Druckeigenspannung im Primärbereich plastisch verformt werden. Dadurch wird in vorteilhafter Weise die Druckeigenspannung gezielt im vorbestimmten Bereich bzw. Primärbereich erzeugt. Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass durch die plastische Verformung der erste Kanal oder der zweite Kanal an der Stelle des Primärbereichs geweitet wird, d. h. ein Abstand zwischen den Lamellen, die den ersten oder den zweiten Kanal begrenzen, vergrößert wird.According to a further embodiment of the present invention it is provided that the lamella arrangement is plastically deformed in the predetermined area to generate the compressive residual stress and / or that the lamellae of the lamella arrangement are plastically deformed to increase the compressive residual stress in the primary area. As a result, the residual compressive stress is generated in a targeted manner in the predetermined area or primary area. Furthermore, it is preferably provided that the first channel or the second channel is widened at the location of the primary area by the plastic deformation, i.e. H. a distance between the lamellae delimiting the first or second channel is increased.

Vorstehend wurde bereits erwähnt, dass sich die Anordnung der Fluidkanäle durch Aufeinanderschichtung bzw. Aufeinanderstapeln der Lamellen der Lamellenanordnung ergibt. Hierbei können benachbarte Lamellen an ihren Endbereichen in einem Verbindungsbereich verbunden werden. Der Primärbereich kann an den Verbindungsbereich angrenzen und/oder benachbart hierzu angeordnet sein. Insbesondere begrenzen die Verbindungsbereiche den ersten und/oder den zweiten Kanal in einer durch die Bauform bedingten, beispielsweise senkrecht zur Strömungsrichtung verlaufenden Richtung. Dabei liegt der Primärbereich vorzugsweise zwischen dem Sekundärbereich und dem Verbindungsbereich. Ferner können die Lamellen im Endbereich gekrümmt sein und/oder die Endbereiche zur Bildung des Verbindungsbereichs aneinander liegend miteinander stoffschlüssig verbunden sein. Der Primärbereich liegt weiterhin vorzugsweise außerhalb des gekrümmten Bereichs bzw. schließt sich unmittelbar an den gekrümmten Bereich in einer senkrecht zur Strömungsrichtung verlaufenden Richtung an. Der Primärbereich kann insbesondere einen Übergangsbereich der Lamellen von dem gekrümmten Endbereich zu einem planen Mittelbereich der Lamellen umfassen. Es hat sich herausgestellt, dass die an den Verbindungsbereich anschließenden Bereiche besonders anfällig sind für die besagten Schädigungen.It has already been mentioned above that the arrangement of the fluid channels results from layering or stacking the lamellae of the lamella arrangement. Here, adjacent slats can be connected at their end areas in a connection area. The primary area can adjoin the connection area and / or be arranged adjacent thereto. In particular, the connection areas delimit the first and / or the second channel in a direction dictated by the structural shape, for example perpendicular to the direction of flow. The primary area is preferably between the secondary area and the connecting area. Furthermore, the lamellae can be curved in the end area and / or the end areas can be connected to one another in a materially bonded manner in order to form the connection area. The primary area furthermore preferably lies outside the curved area or directly adjoins the curved area in a direction running perpendicular to the direction of flow. The primary area can in particular comprise a transition area of the lamellae from the curved end area to a flat central area of the lamellae. It has been found that the areas adjoining the connection area are particularly susceptible to said damage.

Insbesondere beträgt eine sich senkrecht zur Strömungsrichtung erstreckende Länge des Primärbereichs weniger als 50 %, vorzugsweise weniger als 20% und besonders bevorzugt weniger als 10 % einer sich senkrecht zur Strömungsrichtung erstreckenden Länge des Sekundärbereichs.In particular, a length of the primary region extending perpendicular to the flow direction is less than 50%, preferably less than 20% and particularly preferred less than 10% of a length of the secondary region extending perpendicular to the direction of flow.

Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass eine Druckeigenspannung bei Bauteilen mittels Rollieren, induktiven Oberflächenhärten oder Verfestigungsstrahlen erzeugbar sind. Diese Verfahren erfordern jedoch eine gute Zugänglichkeit der kritischen Bereiche, an denen die Druckeigenspannung erzeugt werden soll. Diese Verfahren sind aufgrund der schlechten Zugänglichkeit des Primärbereichs einer Lamellenanordnung des Kühlers, der Bauteildimensionen sowie der verwendeten Werkstoffe nicht vorteilhaft für die Anwendung bei Kühlern. Dagegen sind nachfolgend beschriebene Ausführungsvarianten besonders vorteilhaft, um eine Druckeigenspannung in dem Primärbereich einer Lamellenanordnung eines Kühlers zu erzeugen.It is known from the prior art that residual compressive stress can be generated in components by means of roller burnishing, inductive surface hardening or peening. However, these methods require good accessibility to the critical areas where the residual compressive stress is to be generated. Due to the poor accessibility of the primary area of a lamella arrangement of the cooler, the component dimensions and the materials used, these methods are not advantageous for use in coolers. In contrast, the embodiment variants described below are particularly advantageous in order to generate residual compressive stress in the primary region of a lamella arrangement of a cooler.

So ist gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass zur Erhöhung der Druckeigenspannung ein auf die Lamellen wirkender Druck derart eingestellt wird, dass eine Streckgrenze eines Lamellenmaterials im Primärbereich überschritten wird. Insbesondere handelt es sich bei dem Druck um den Druck, mit dem die plastische Verformung veranlasst wird. In dem Zustand, in dem die Streckgrenze des Lamellenmaterials überschritten ist, befindet sich das Lamellenmaterial in einem für die gewünschte plastische Verformung vorgesehenen Fließzustand. Hierbei ist darauf zu achten, dass der Druck derart dosiert wird, dass im Primärbereich eine für die plastische Verformung erforderliche Fließgrenze des Lamellenmaterials überschritten wird, ohne dass der Druck einen Wert überschreitet, bei dem die Lamelle im Primärbereich zerstört wird. Weiterhin ist es vorstellbar, dass zeitlich vor der plastischen Verformung in einem ersten Vorbereitungsschritt das Verformungsverhalten der Lamelle in Hinblick auf eine Druckeinwirkung abhängig von Design und Material der Lamellenanordnung, beispielsweise durch eine Simulation, erfasst wird, und in einem zweiten Vorbereitungsschritt ein Primärbereich für die Lamellenanordnung durch eine Simulation ermittelt wird. Vorzugsweise handelt es sich bei den Simulationen im ersten und zweiten Vorbereitungsschritt um eine computergestützte Simulation. Anschließend werden in einem dritten Vorbereitungsschritt die Ergebnisse des ersten Vorbereitungsschritts mit den Ergebnissen des zweiten Vorbereitungsschritts verglichen. Sofern die im ersten Vorbereitungsschritt erfasste Verformung mit dem im zweiten Vorbereitungsschritt ermittelten Primärbereich räumlich zusammenfällt, lässt sich der entsprechende Druck, insbesondere in Hinblick auf Ausrichtung und Größe, für die plastische Verformung im Primärbereich heranziehen.According to a further embodiment of the present invention, it is provided that, in order to increase the residual compressive stress, a pressure acting on the lamellae is set such that a yield point of a lamella material is exceeded in the primary area. In particular, the pressure is the pressure with which the plastic deformation is caused. In the state in which the yield point of the lamellar material is exceeded, the lamellar material is in a flow state provided for the desired plastic deformation. It is important to ensure that the pressure is dosed in such a way that a flow limit of the lamellar material required for plastic deformation is exceeded in the primary area without the pressure exceeding a value at which the lamella in the primary area is destroyed. Furthermore, it is conceivable that in a first preparatory step the deformation behavior of the lamella with regard to the effect of pressure depending on the design and material of the lamella arrangement is recorded, for example by a simulation, and in a second preparation step a primary area for the lamella arrangement is conceivable is determined by a simulation. The simulations in the first and second preparation step are preferably a computer-aided simulation. Then, in a third preparation step, the results of the first preparation step are compared with the results of the second preparation step. If the deformation detected in the first preparatory step coincides spatially with the primary area determined in the second preparatory step, the corresponding pressure can be used for the plastic deformation in the primary area, in particular with regard to alignment and size.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass innerhalb des mindestens einen ersten Kanals und/oder des mindestens einen zweiten Kanals jeweils ein Einbauelement integriert ist, wobei der Primärbereich an einen Bereich mit dem Einbauelement angrenzt. Beispielsweise handelt es sich bei dem Einbauelement um ein Kühlernetz oder eine Turbolenzeinlage. Solche Einbauelemente dienen in erster Linie zur Effizienzsteigerung beim Wärmeaustausch. Vorliegend erfüllen sie zudem in vorteilhafter Weise den Zweck, dass das Einbauelement eine auf die Lamelle einwirkende Druckkraft steuern und gezielt in den Primärbereich leiten kann, da das Einbauteil den außerhalb des Primärbereichs liegenden Bereich mit dem Einbauelement stabilisiert, indem es die Lamellen bereichsweise abstützt.According to a further embodiment of the present invention, it is provided that a built-in element is integrated within the at least one first channel and / or the at least one second channel, the primary area adjoining an area with the built-in element. For example, the built-in element is a radiator network or a turbolence insert. Such built-in elements primarily serve to increase the efficiency of the heat exchange. In the present case, they also advantageously serve the purpose that the built-in element can control a pressure force acting on the lamella and direct it into the primary area in a targeted manner, since the built-in part stabilizes the area outside the primary area with the built-in element by supporting the lamellae in certain areas.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Lamellen zur Erzeugung der Druckeigenspannung mittels Autofrettage plastisch verformt werden. Unter einer Autofrettage versteht der Fachmann ein Verfahren, bei dem der erste und/oder der zweite Kanal temporär, d. h. während eines festgelegten Zeitintervalls, einem Innendruck ausgesetzt wird, wobei der Innendruck über dem späteren Betriebsdruck, d. h. dem Druck, der von dem wärmeabgebenden bzw. dem wärmeaufnehmenden Fluid im Betrieb ausgeht, und über der Streckgrenze des Lamellenmaterials liegt, so dass der Primärbereich lokal plastifiziert. Zeitlich nach einem sich an die Autofrettage anschließenden Innendruckabbau bleiben dann in den Primärbereichen Druckeigenspannungen erhalten, die einer Rissbildung im späteren Einsatz vorbeugen und somit die Belastbarkeit der Lamelle dauerhaft steigern. Zur Durchführung der Autofrettage ist es vorgesehen, dass eine Flüssigkeit in den ersten Kanal oder zweiten Kanal eingelassen bzw. eingeleitet wird und anschließend mittels einer Pumpe oder mittels eines Druckübersetzters die Flüssigkeit derart unter Druck gesetzt wird, dass der gewünschte Innendruck erzeugt wird, mit dem die Streckgrenze des Lamellenmaterials überschritten wird. Alternativ ist es vorstellbar, dass der gewünschte Innendruck mit einer in den ersten oder zweiten Kanal eingelassenen Druckluft bzw. einem Druckgas hervorgerufen wird. Hierzu wird beispielsweise ein Kompressor verwendet. Weiterhin ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der Innendruck ausschließlich im ersten Kanal oder mehreren ersten Kanälen bzw. ausschließlich im zweiten Kanal oder mehreren zweiten Kanälen erzeugt wird. Mit anderen Worten: Der gewünschte Innendruck wird nicht zeitgleich im ersten Kanal und dem zum ersten Kanal benachbarten zweiten Kanal erzeugt. Die Autofrettage erlaubt es zudem auch Primärbereiche mit einer Druckeigenspannung zu versehen, die wegen ihrer Lage innerhalb des Kühlers bzw. innerhalb der Lamellenanordnung vergleichsweise schwer zugänglich sind.According to a further embodiment of the present invention it is provided that the lamellae are plastically deformed by means of autofrettage in order to generate the residual compressive stress. The person skilled in the art understands autofrettage to be a method in which the first and / or the second channel is temporarily exposed to an internal pressure, ie during a defined time interval, the internal pressure being above the later operating pressure, ie the pressure that is generated by the heat emitting or the heat-absorbing fluid runs out during operation, and is above the yield point of the lamellar material, so that the primary area plasticizes locally. After the internal pressure has been reduced after the autofrettage, internal compressive stresses are retained in the primary areas, which prevent cracks from forming in later use and thus permanently increase the load-bearing capacity of the lamella. To carry out the autofrettage, it is provided that a liquid is admitted or introduced into the first channel or second channel and then the liquid is pressurized by means of a pump or a pressure booster in such a way that the desired internal pressure is generated with which the Yield limit of the lamellar material is exceeded. Alternatively, it is conceivable that the desired internal pressure is produced with a compressed air admitted into the first or second channel or a compressed gas. A compressor is used for this purpose, for example. Furthermore, it is preferably provided that the internal pressure is generated exclusively in the first channel or several first channels or exclusively in the second channel or several second channels. In other words: the desired internal pressure is not generated at the same time in the first channel and the second channel adjacent to the first channel. The autofrettage also allows primary areas to be provided with residual compressive stress which, because of their location within the cooler or within the lamella arrangement, are comparatively difficult to access.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass zur Erzeugung der Druckeigenspannung im vorbestimmten Bereich ein Verformungsverhalten von zusammengesetzten Lamellen unter Kraftbeaufschlagung ermittelt wird und zur Erhöhung der Druckeigenspannung die zusammengesetzten Lamellen abhängig vom ermittelten Verformungsverhalten mit einer von außen wirkenden Kraft beaufschlagt werden. Insbesondere wird in dem besagten ersten Vorbereitungsschritt das Verformungsverhaltung für eine von außen auf die Lamellenanordnung wirkende Kraft bzw. einen von außen auf die Lamellenanordnung einwirkenden Druck ermittelt und anschließend werden der zweite und der dritte Vorbereitungsschritt durchgeführt. Grundsätzlich ist es vorstellbar, dass die von außen erfolgende Kraftbeaufschlagung im Herstellungsprozess, d. h. z. B. während dem Stapeln und Verlöten der Lamellen, oder an der gefertigten Lamellenanordnung bzw. dem gefertigten Kühler vorgenommen wird.According to the present invention, it is provided that, in order to generate the residual compressive stress in the predetermined range, a deformation behavior of composite lamellae is determined under the application of force and, to increase the residual compressive stress, the composite lamellae are subjected to an externally acting force depending on the determined deformation behavior. In particular, in the said first preparation step, the deformation behavior for a force acting from the outside on the lamella arrangement or a pressure acting on the lamella arrangement from outside is determined and then the second and the third preparation step are carried out. In principle, it is conceivable that the application of force occurring from the outside in the manufacturing process, i. H. z. B. is carried out during the stacking and soldering of the lamellae, or on the finished lamella arrangement or the finished cooler.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Lamellen im Verbindungsbereich durch ein thermisches Verfahren zum stoffschlüssigen Fügen miteinander verbunden werden, wobei zur Erzeugung der Druckeigenspannung im vorbestimmten Bereich ein sich über die Lamelle erstreckender Temperaturgradient während des auf das stoffschlüssige Fügen nachfolgenden Abkühlens der Lamelle, z. B. während des Erstarrens des Lots, kontrolliert wird, um eine Verspannung der Lamelle, insbesondere im vorbestimmten Bereich, zu erzeugen. Hierbei kann beispielsweise ein erster Teilbereich der Lamelle schneller abgekühlt werden als ein räumlich zum ersten Teilbereich versetzter zweiter Teilbereich der Lamelle. Vorzugsweise werden die Lamellen im Verbindungsbereich gelötet. Insbesondere sind der erste Teilbereich und der zweite Teilbereich in einer senkrecht zur Strömungsrichtung verlaufenden Richtung zueinander versetzt angeordnet. Das Abkühlverhalten lässt sich beispielsweise dadurch beeinflussen, dass der erste Teilbereich oder zweite Teilbereich mit einem Kühlelement mit einer vergleichsweise hohen Wärmeleitfähigkeit, z. B. mit einem Eisenstab, in Kontakt gebracht wird, so dass die Wärme aus dem jeweiligen Teilbereich über das Kühlelement schneller abgeleitet wird. Der erste Teilbereich und der zweite Teilbereich können hierbei im Primärbereich angeordnet sein. Alternativ ist es auch vorstellbar, dass der erste Teilbereich im Verbindungsbereich angeordnet ist, während der zweite Teilbereich im Primärbereich angeordnet ist oder umgekehrt.According to a further embodiment of the present invention, it is provided that the lamellae are connected to one another in the connection area by a thermal method for integral joining, with a temperature gradient extending over the lamella during the subsequent cooling of the integral joining to generate the residual compressive stress in the predetermined area Lamella, e.g. B. during the solidification of the solder, is controlled in order to generate tension in the lamella, in particular in the predetermined range. Here, for example, a first sub-area of the lamella can be cooled more quickly than a second sub-area of the lamella spatially offset from the first sub-area. The lamellas are preferably soldered in the connection area. In particular, the first sub-area and the second sub-area are arranged offset from one another in a direction running perpendicular to the flow direction. The cooling behavior can be influenced, for example, that the first sub-area or second sub-area with a cooling element with a comparatively high thermal conductivity, e.g. B. is brought into contact with an iron rod, so that the heat is dissipated more quickly from the respective sub-area via the cooling element. The first sub-area and the second sub-area can be arranged in the primary area. Alternatively, it is also conceivable that the first sub-area is arranged in the connecting area, while the second sub-area is arranged in the primary area, or vice versa.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass zur Erhöhung der Druckeigenspannung temporär ein Lastelement an der Lamelle im Primärbereich oder benachbart bzw. angrenzend hierzu angeordnet wird. Insbesondere wird das Lastelement während des Herstellungsprozesses der Lamellenanordnung, beispielsweise beim Stapeln bzw. Paketieren und Löten, im Primärbereich angeordnet. Im Zusammenspiel mit dem Herstellungsprozess, insbesondere zusammen mit dem Löten, wird durch das Lastelement eine plastische Verformung veranlasst, die zu einer dauerhaften Druckeigenspannung im Primärbereich führt. Vorzugsweise werden die Lastelemente hierbei zwischen zwei Lamellen, die zusammen beispielsweise den ersten Kanal oder den zweiten Kanal begrenzen, angeordnet. Hierbei legt die Ausdehnung des Lastelements vorzugsweise den späteren Abstand zwischen den Lamellen im Sekundärbereich fest. Beispielsweise ist das Lastelement eine Kugel mit einem Durchmesser, der den späteren Abstand der Lamellen im Sekundärbereich festlegt. Weiterhin ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das Lastelement ausschließlich im ersten Kanal bzw. in ersten Kanälen oder im zweiten Kanal bzw. in zweiten Kanälen angeordnet wird.According to a further embodiment of the present invention, it is provided that, in order to increase the residual compressive stress, a load element is temporarily arranged on the lamella in the primary area or adjacent or adjoining this. In particular, the load element arranged in the primary area during the manufacturing process of the lamellar arrangement, for example when stacking or bundling and soldering. In interaction with the manufacturing process, in particular together with the soldering, the load element causes a plastic deformation, which leads to permanent compressive residual stress in the primary area. In this case, the load elements are preferably arranged between two lamellas which together delimit the first channel or the second channel, for example. In this case, the expansion of the load element preferably determines the later distance between the slats in the secondary area. For example, the load element is a ball with a diameter that determines the later spacing of the slats in the secondary area. Furthermore, it is preferably provided that the load element is arranged exclusively in the first channel or in first channels or in the second channel or in second channels.

Gemäß einer Variante dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Lastelement aus einem löslichen Material bereitgestellt wird und durch ein Auflösen zeitlich nach dem plastischen Verformen in einem Reinigungsschritt entfernt wird. Hierzu wird insbesondere ein Lösungsmittel in den das Lastelement aufweisenden ersten Kanal bzw. zweiten Kanal eingeleitet. Beispielsweise ist das Lastelement aus einem wasserlöslichen Material gefertigt und im Reinigungsschritt wird als Lösungsmittel Wasser in den ersten bzw. zweiten Kanal eingeleitet, so dass sich das Lastelement auflöst und aus dem ersten bzw. zweiten Kanal herausgespült werden kann. Dadurch lässt sich das Lastelement nach der plastischen Verformung der Lamellen aus dem Primärbereich vergleichsweise einfach wieder entfernen.According to a variant of this embodiment of the present invention, it is provided that the load element is provided from a soluble material and is removed by dissolving in a cleaning step after the plastic deformation. For this purpose, in particular a solvent is introduced into the first channel or second channel having the load element. For example, the load element is made of a water-soluble material and in the cleaning step water is introduced into the first or second channel as a solvent so that the load element dissolves and can be flushed out of the first or second channel. As a result, the load element can be removed again relatively easily from the primary area after the plastic deformation of the slats.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Kühler ein Fahrzeugkühler ist. Insbesondere handelt es sich um einen Ladeluftkühler, mit dem eine Ladeluft einer Brennkraftmaschine gekühlt wird. Ein solcher Kühler ist im Betrieb durch Vibrationen und Druckschwingungen in dem wärmabgebenden bzw. wärmeaufnehmenden Medium vergleichsweise hohen Beanspruchungen ausgesetzt und unterliegt häufigen lastbedingten Temperaturschwankungen, so dass sich die im Primärbereich erzeugte Druckeigenspannung besonders vorteilhaft auf die Lebensdauer des Fahrzeugkühlers, insbesondere eines Ladeluftkühlers einer Brennkraftmaschine, auswirkt.According to a further embodiment of the present invention it is provided that the radiator is a vehicle radiator. In particular, it is a charge air cooler with which a charge air of an internal combustion engine is cooled. Such a cooler is exposed to comparatively high stresses during operation due to vibrations and pressure oscillations in the heat-emitting or heat-absorbing medium and is subject to frequent load-related temperature fluctuations, so that the residual compressive stress generated in the primary area has a particularly advantageous effect on the service life of the vehicle cooler, in particular a charge air cooler of an internal combustion engine .

Ein illustratives, hier nicht beanspruchtes Anwendungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Kühler, insbesondere Fahrzeugkühler, mit einem ersten Kanal zur Führung eines wärmeabgebenden Fluids und einem zum ersten Kanal benachbarten zweiten Kanal zur Führung eines wärmeaufnehmenden Fluids, wobei der erste Kanal und der zweite Kanal jeweils durch benachbarte Lamellen der Lamellenanordnung begrenzt sind, wobei die Lamelle in einem Primärbereich eine gegenüber einem Sekundärbereich der Lamelle erhöhte Druckeigenspannung aufweist. Insbesondere weist die Lamelle hierbei eine dauerhaft, d. h. eine sich im Wesentlichen über die restliche Lebensdauer anhaltende, erhöhte Druckeigenspannung auf.An illustrative application example of the present invention, which is not claimed here, is a cooler, in particular a vehicle cooler, with a first channel for guiding a heat-emitting fluid and a second channel adjacent to the first channel for guiding a heat-absorbing fluid, wherein the first channel and the second channel are each delimited by adjacent lamellae of the lamella arrangement, the lamella having an increased residual compressive stress in a primary area compared to a secondary area of the lamella. In particular, the lamella in this case has a permanent, increased residual compressive stress, that is to say an increased residual compressive stress that essentially lasts over the remaining service life.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Kühler mit einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wird. Hierbei lässt sich die Behandlung zur Ausbildung einer Druckeigenspannung im Primärbereich dadurch nachweisen, dass eine Zerstörschwelle für einen Druck, bei dem die Lamelle zerberstet, im Falle eines mit dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelten Kühlers höher ist als bei einem ohne das erfindungsgemäße Verfahren behandelten Kühler, wenn eine Flüssigkeit oder ein Druckgas in den ersten Kanal oder den zweiten Kanal eingeleitet wird und anschließend ein über dem Betriebsdruck liegender Druck in der Flüssigkeit bzw. dem Druckgas erzeugt wird. Mit anderen Worten: Die Behandlung der Lamellenanordnung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhöht einen Druck, bei dem die Lamellenanordnung zerbirst.According to a further embodiment of the present invention it is provided that the cooler is manufactured using a method according to the invention. The treatment for the formation of residual compressive stress in the primary area can be demonstrated by the fact that a damage threshold for a pressure at which the lamella bursts is higher in the case of a cooler treated with the method according to the invention than in a cooler treated without the method according to the invention, if a Liquid or a compressed gas is introduced into the first channel or the second channel and then a pressure above the operating pressure is generated in the liquid or the compressed gas. In other words: the treatment of the lamella arrangement with the method according to the invention increases a pressure at which the lamella arrangement bursts.

Die Erfindung betriff ferner ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug, mit dem erfindungsgemäßen Kühler.The invention also relates to a motor vehicle, in particular a utility vehicle, with the radiator according to the invention.

Die zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung sind beliebig miteinander kombinierbar. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Figur 1: eine Lamellenanordnung für einen Kühler gemäß dem Stand der Technik;
Figur 2: eine Lamellenanordnung für einen Kühler bereitgestellt mit einem Verfahren gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Figur 3: eine Lamellenanordnung für einen Kühler bereitgestellt mit einem Verfahren gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
Figur 4: eine Lamellenanordnung für einen Kühler während ihrer Herstellung mit einem Verfahren gemäß einer dritten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

The preferred embodiments and features of the invention described above can be combined with one another as desired. Further details and advantages of the invention are described below with reference to the accompanying drawings. Show it:

Figure 1: a fin arrangement for a cooler according to the prior art;
Figure 2: a fin arrangement for a cooler provided with a method according to a first exemplary embodiment of the present invention;
Figure 3: a fin arrangement for a cooler provided with a method according to a second exemplary embodiment of the present invention; and
Figure 4: a fin arrangement for a cooler during its manufacture with a method according to a third exemplary embodiment of the present invention.

Gleiche Elemente sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Sich wiederholende Elemente sind zum Teil nicht in jeder Figur gesondert bezeichnet. Die Figuren zeigen jeweils nur einen linken Teil der Lamellenanordnung.The same elements are provided with the same reference symbols in all figures. In some cases, repetitive elements are not identified separately in each figure. The figures each show only a left part of the lamella arrangement.

Die Figur 1 stellt eine Lamellenanordnung 10 für einen Kühler gemäß dem Stand der Technik in einer Schnittansicht dar. Ein solcher Kühler ist zum Wärmeaustausch zwischen einem wärmeabgebenden und einem wärmaufnehmenden Fluid vorgesehen und dient beispielsweise in einem Kraftfahrzeug zur Ladeluftkühlung. Für den Wärmeaustausch umfasst der Kühler einen ersten Kanal 11 zur Führung eines wärmeabgebenden Fluids und einen zum ersten Kanal 11 benachbart angeordneten zweiten Kanal 12 zur Führung einer wärmeaufnehmenden Flüssigkeit. Im Betrieb werden das wärmeabgebende bzw. das wärmeaufnehmende Fluid entlang eine Strömungsrichtung durch den ersten Kanal 11 und den zweiten Kanal 12 geführt. Vorstellbar ist es hierbei, dass die Strömungsrichtungen des wärmeabgebenden und des wärmeaufnehmenden Fluids entgegengesetzt oder gleichgerichtet sind. Die hier dargestellte Schnittansicht verläuft dabei entlang einer senkrecht zur Strömungsrichtung verlaufenden Richtung. Grundsätzlich werden der erste Kanal 11 und der zweite Kanal 12 hierbei jeweils durch Lamellen 1 einer Lamellenanordnung 10 gebildet, indem jeweils benachbarte Lamellen 1 den ersten Kanal 11 und den zweiten Kanal 12 als Wandung begrenzen. Insbesondere teilen sich der erste Kanal 11 und der zweite Kanal 12 eine zwischen ihnen liegende gemeinsame Lamelle 1, über die im Betrieb wiederum ein Wärmeaustausch erfolgt, da diese gemeinsame Lamelle 1 sowohl in Kontakt mit dem wärmeabgebenden Fluid des ersten Kanals 11 und dem wärmeaufnehmenden Fluid des zweiten Kanals 12 steht. Um einen möglichst effektiven Wärmeaustausch zu realisieren, ist die Lamelle 1 aus einem Material mit einem vergleichsweise hohen Wärmeleitkoeffizienten, wie z.B. Aluminium, gefertigt. In der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform sind die einzelnen Lamellen 1 in ihren Endbereichen gekrümmt ausgestaltet. Insbesondere sind die Endbereiche der Lamellen 1 an den in einer senkrecht zur Strömungsrichtung verlaufenden Richtung gesehenen Enden gekrümmt. Weiterhin ist es vorgesehen, dass die einzelnen Lamellen zur Bildung der Lamellenanordnung, insbesondere des ersten Kanals 11 und des zweiten Kanals 12, in ihren gekrümmten Endbereichen stoffschlüssig, beispielsweise durch eine Lötung, miteinander verbunden sind. Wird der Kühler unter wechselnden Lastanforderungen betrieben, z. B. durch ständig wechselnde bedarfsabhängige Anforderungen an unterschiedliche Kühlleistungen, ändert sich die thermisch bedingte Ausdehnung der Lamellen 1 permanent und die Lamellen 1 werden entsprechend beansprucht, was letztendlich zu einer Schädigung, beispielsweise in Form eines Risses oder eines Bruchs, führen kann, wenn die Lamellen 1 einer mechanischen Belastung ausgesetzt sind. Es hat sich hierbei gezeigt, dass im Betrieb des Kühlers die Lamellen 1 in einem Primärbereich 21 anfälliger gegenüber einer Schädigung sind als in einem Sekundärbereich 22, d. h. eine Wahrscheinlichkeit für eine Schädigung ist im Primärbereich 21 größer als in einem Sekundärbereich 22, wenn der Kühler im Betrieb wechselnden Lastanforderungen ausgesetzt ist. In der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform grenzt der Primärbereich 21 an den Verbindungsbereich 23 an. Insbesondere ist der Primärbereich 21 in einem in einer senkrecht zur Strömungsrichtung verlaufenden Richtung gesehenen Endbereich des ersten Kanals 11 oder zweiten Kanals 12 angeordnet.The Figure 1 shows a lamellar arrangement 10 for a radiator according to the prior art in a sectional view. Such a radiator is provided for heat exchange between a heat-emitting and a heat-absorbing fluid and is used, for example, in a motor vehicle for charge air cooling. For the heat exchange, the cooler comprises a first channel 11 for guiding a heat-emitting fluid and a second channel 12, arranged adjacent to the first channel 11, for guiding a heat-absorbing liquid. During operation, the heat-emitting or heat-absorbing fluid is guided along a flow direction through the first channel 11 and the second channel 12. It is conceivable here that the flow directions of the heat-emitting and heat-absorbing fluids are opposite or in the same direction. The sectional view shown here runs along a direction running perpendicular to the flow direction. In principle, the first channel 11 and the second channel 12 are each formed here by lamellae 1 of a lamella arrangement 10, in that adjacent lamellae 1 delimit the first channel 11 and the second channel 12 as a wall. In particular, the first channel 11 and the second channel 12 share a common lamella 1 lying between them, via which, in turn, heat exchange takes place during operation, since this common lamella 1 is in contact with the heat-emitting fluid of the first channel 11 and the heat-absorbing fluid of the second channel 12 is. In order to achieve the most effective heat exchange possible, the lamella 1 is made of a material with a comparatively high coefficient of thermal conductivity, such as aluminum. In the in Figure 1 The illustrated embodiment, the individual slats 1 are designed curved in their end areas. In particular, the end regions of the lamellae 1 are curved at the ends viewed in a direction running perpendicular to the direction of flow. Furthermore, it is provided that the individual lamellae to form the lamella arrangement, in particular the first channel 11 and the second channel 12, are connected to one another in their curved end regions in a materially bonded manner, for example by soldering. If the cooler is operated under changing load requirements, e.g. B. by constantly changing demand-dependent requirements for different cooling capacities, the thermally induced expansion of the lamellae 1 changes permanently and the lamellae 1 are stressed accordingly, which can ultimately lead to damage, for example in the form of a crack or break, if the lamellae 1 of a mechanical Are exposed to stress. It has been shown here that, when the cooler is in operation, the fins 1 in a primary area 21 are more susceptible to damage than in a secondary area 22, ie a probability of damage is greater in the primary area 21 than in a secondary area 22 when the cooler is in Operation is exposed to changing load requirements. In the in Figure 1 In the illustrated embodiment, the primary region 21 adjoins the connecting region 23. In particular, the primary region 21 is arranged in an end region of the first channel 11 or second channel 12 viewed in a direction running perpendicular to the direction of flow.

Die Figur 2 stellt eine Lamellenanordnung 10 für einen Kühler dar, wobei die Lamellenanordnung 10 mit einem Verfahren gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereitgestellt wurde. In der dargestellten Ausführungsform wurde zur Erhöhung der Robustheit im Primärbereich 21 die Druckeigenspannung in den Lamellen 1 durch eine plastische Verformung mittels einer Autofrettage erhöht. Hierbei wird ein Innendruck innerhalb des ersten Kanals 11 oder des zweiten Kanals 12 temporär soweit erhöht, dass eine Streckgrenze eines Lamellenmaterials im Primärbereich 21 überschritten wird. Mit anderen Worten: Für ein festgelegtes Zeitintervall wird im ersten Kanal 11 und/oder im zweiten Kanal 12 mittels eines Druckfluids ein Innendruck erzeugt, bei dem das Lamellenmaterial - ohne zu zerreißen - im Primärbereich 21 in einen Fließzustand überführt wird. Folge ist eine plastische Verformung der Lamelle 1 im Primärbereich 21, bei der zeitlich nach der herbeigeführten plastischen Verformungen durch die Autofrettage eine Druckeigenspannung in der Lamelle 1 dauerhaft erhöht bleibt. Zu erkennen ist, dass sich die Lamelle 1 entlang einer senkrecht zur Haupterstreckungsebene der Lamelle 1 verlaufenden Richtung durch die Autofrettage im Sekundärbereich 22 um eine Verformungshöhe a verschoben hat.The Figure 2 FIG. 10 illustrates a fin arrangement 10 for a radiator, the fin arrangement 10 having been provided with a method according to a first exemplary embodiment of the present invention. In the embodiment shown, to increase the robustness in the primary region 21, the residual compressive stress in the lamellae 1 was increased by plastic deformation by means of an autofrettage. Here, an internal pressure within the first channel 11 or the second channel 12 is temporarily increased to such an extent that a yield point of a lamella material in the primary region 21 is exceeded. In other words: an internal pressure is generated in the first channel 11 and / or in the second channel 12 for a specified time interval by means of a pressurized fluid, at which the lamellar material - without tearing - is converted into a flow state in the primary area 21. The result is a plastic deformation of the lamella 1 in the primary area 21, in which, after the plastic deformation caused by the autofrettage, a residual compressive stress in the lamella 1 remains permanently increased. It can be seen that the lamella 1 has shifted by a deformation height a through the autofrettage in the secondary region 22 along a direction running perpendicular to the main plane of extent of the lamella 1.

Die Figur 3 stellt eine Lamellenanordnung 10 für einen Kühler dar, wobei die Lamellenanordnung 10 mit einem Verfahren gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereitgestellt wurde. Das Verfahren entspricht dabei im Wesentlichen dem der ersten Ausführungsform. Einen Unterschied bildet das Einbauelement 15, das im ersten Kanal 11 integriert ist und insbesondere mittig im ersten Kanal 11 angeordnet ist. Ein solches Einbauelement 15 kann beispielsweise ein Kühlernetz oder eine Turbolenzanlage sein. Hierbei unterstützen die Einbauelemente 15 in vorteilhafter Weise eine zielgerichtete plastische Verformung in einem an den Bereich mit dem Einbauelement 15 angrenzenden Primärbereich 21, indem es die Lamellen 1 bereichsweise abstützt.The Figure 3 Fig. 10 illustrates a fin arrangement 10 for a cooler, the fin arrangement 10 having been provided by a method according to a second exemplary embodiment of the present invention. The method essentially corresponds to that of the first embodiment. The installation element 15, which is integrated in the first channel 11 and in particular is arranged centrally in the first channel 11, forms a difference. Such an installation element 15 can, for example, be a radiator network or a turbulence system. The built-in elements 15 advantageously support targeted plastic deformation in a primary area 21 adjoining the area with the built-in element 15 by supporting the slats 1 in areas.

Die Figur 4 zeigt eine Lamellenanordnung 10 für einen Kühler während ihrer Herstellung mit einem Verfahren gemäß einer dritten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Hierbei ist es vorgesehen, dass während der Herstellung, insbesondere beim Stapeln bzw. Paketieren der Lamellen 1, ein Lastelement 18 am Primärbereich 21 angeordnet wird. In der in Figur 4 illustrierten Ausführungsform ist das Lastelement 18 als Kugel ausgestaltet, die zwischen zwei Lamellen 1 jeweils im ersten Kanal 11 angeordnet wird. Mittels der Lastelemente 18 lässt sich in vorteilhafter Weise eine Vorspannung erzeugen, die die Druckeigenspannung im Primärbereich 21 erhöht. Die Druckeigenspannung lässt sich vorzugsweise auch dadurch erhöhen bzw. gezielt ausrichten, dass die Lastelemente 18 zeitlich vor einem die Lamellen 1 miteinander fügenden Lötprozess am Primärbereich 21 angeordnet werden. Insbesondere wird im Lötprozess Lötmaterial 8 verwendet. Unterstützt von der beim Lötprozess entstehenden Temperaturentwicklung lässt sich eine plastische, dauerhafte und durch eine Lage der Lastelemente 18 bestimmte plastische Verformung mit einer erhöhten Druckeigenspannung veranlassen. Hierbei ist es vorstellbar, dass ein beim Lötprozess aufgebauter Temperaturgradient in der Lamelle 11 gezielt abgekühlt wird, d. h. sich entlang des Temperaturgradient erstreckende Teilbereiche gezielt unterschiedlich schnell abgekühlt werden, wodurch eine weitere Erhöhung der Druckeigenspannung veranlasst werden kann. Um die Lastelemente 18 zeitlich nach der Einstellung der Druckeigenspannung wieder aus der Lamellenanordnung 10 zu entfernen, ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das Lastelement 18 aus einem löslichen Material bereitgestellt wird und im Anschluss an die Erhöhung der Druckeigenspannung mittels des passenden Lösemittels, beispielsweise Wasser, innerhalb des ersten Kanals 11 gelöst und anschließend herausgespült wird.The Figure 4 shows a fin arrangement 10 for a cooler during its manufacture with a method according to a third exemplary embodiment of the present invention. It is provided here that a load element 18 is arranged on the primary area 21 during manufacture, in particular when the lamellas 1 are stacked or packaged. In the in Figure 4 In the illustrated embodiment, the load element 18 is designed as a ball which is arranged between two slats 1 in the first channel 11. By means of the load elements 18, a prestress can be generated in an advantageous manner, which increases the residual compressive stress in the primary region 21. The residual compressive stress can preferably also be increased or aligned in a targeted manner in that the load elements 18 are arranged on the primary region 21 before a soldering process that joins the lamellae 1 to one another. In particular, solder material 8 is used in the soldering process. Supported by the temperature development occurring during the soldering process, a plastic, permanent plastic deformation determined by a position of the load elements 18 with an increased compressive residual stress can be caused. Here it is conceivable that a temperature gradient built up during the soldering process in the lamella 11 is specifically cooled, ie partial areas extending along the temperature gradient are specifically cooled at different speeds, whereby a further increase in the residual compressive stress can be caused. In order to remove the load elements 18 from the lamellar arrangement 10 again after the setting of the residual compressive stress, it is preferably provided that the load element 18 is made of a soluble material and, following the increase in the residual compressive stress, by means of the appropriate solvent, for example water, inside of the first channel 11 is released and then flushed out.

Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, ist es für einen Fachmann ersichtlich, dass verschiedene Änderungen ausgeführt werden können und Äquivalente als Ersatz verwendet werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Folglich soll die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele begrenzt sein, sondern soll alle Ausführungsbeispiele umfassen, die in den Bereich der beigefügten Patentansprüche fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen Ansprüchen.Although the invention has been described with reference to particular exemplary embodiments, it will be apparent to a person skilled in the art that various changes can be made and equivalents used as replacements without departing from the scope of the invention. Accordingly, it is intended that the invention not be limited to the disclosed embodiments, but that it encompass all embodiments that fall within the scope of the appended claims. In particular, the invention also claims protection for the subject matter and the features of the subclaims independently of the claims referred to.

List of reference symbols

11: LamelleLamella
55: Schädigungdamage
88th: LötmaterialSoldering material
1010: LamellenanordnungLamella arrangement
1111: Erster KanalFirst channel
1212: Zweiter KanalSecond channel
1515th: EinbauelementBuilt-in element
1818th: LastelementLoad element
2121st: PrimärbereichPrimary area
2222nd: SekundärbereichSecondary education
2323: VerbindungsbereichConnection area
aa: VerformungshöheDeformation height

Claims

A method for the provision of a radiator which has a fin arrangement (10), with a first duct (11) for conducting a heat-dissipating fluid and a second duct (12) which is adjacent with respect to the first duct (11) for conducting a heat-absorbing fluid, the first duct (11) and the second duct (12) being delimited in each case by way of adjacent fins (1) of the fin arrangement (10), a residual compressive stress being produced in a predefined region (21) of the fin arrangement, characterized in that a deformation behaviour of the fin arrangement (10) under force loading is determined in order to produce the residual compressive stress in the predefined region, and the fin arrangement (10) is loaded with a force which acts from the outside in a manner which is dependent on the determined deformation behaviour in order to produce the residual compressive stress.
The method according to Claim 1, the predefined region of the fin arrangement being a primary region of at least one fin (1) of the fin arrangement, in which primary region a residual compressive stress which is increased with respect to a secondary region (22) of the at least one fin (1) is produced.
The method according to Claim 1 or 2, the predefined region of the fin arrangement
a) being a region of the fin arrangement, which region has the highest probability for the occurrence of damage on account of thermal loading during operation of the radiator; and/or

b) being a primary region of the at least one fin, which primary region has a higher susceptibility to the occurrence of damage on account of thermal loading during operation of the radiator than a secondary region which is offset spatially with respect to the primary region.
The method according to one of the preceding claims, the following being carried out in order to produce the residual compressive stress:
a) the fin arrangement is deformed plastically in the predefined region; and/or

b) a pressure which acts on the fin arrangement is set in such a way that a yield strength of a fin material is exceeded in the predefined region (21).
The method according to one of the preceding Claims 2 to 4, two adjacent fins (1) being connected at their end regions with formation of the first duct (11) or the second duct (12) in a connecting region (23), the primary region (21) adjoining the connecting region (23) and/or being arranged adjacently with respect thereto.
The method according to one of the preceding claims, an insertion element (15), in particular a radiator core or a turbulence insert, being integrated inside the first duct (11) and/or the second duct (12), the predefined region (21) adjoining a region with the insertion element (15) .
The method according to one of the preceding claims, the fin arrangement being deformed plastically in the predefined region by means of autofrettage in order to produce the residual compressive stress.
The method according to one of the preceding claims, the fins (1) being connected to one another at a connecting region (23) by way of a thermal method for integral joining, in particular by way of soldering, a temperature gradient which extends over the fin (1) being monitored in order to produce the residual compressive stress in the predefined region during the cooling of the fin (1) which follows the integral joining, in order to produce a tension of the fin, in particular in the predefined region, a first part region of the fin (1) preferably being cooled more rapidly than a second part region of the fin (1), which second part region is offset spatially with respect to the first part region.
The method according to one of the preceding claims, a load element (18) temporarily being arranged on the fin arrangement in or adjacently with respect to the predefined region (21) in order to produce the residual compressive stress in the case of the manufacturing process of the fin arrangement, in particular during packetizing or a thermal method for integral joining of the fins.
The method according to Claim 9,
a) the load element (18) being arranged between two fins (1); and/or

b) the load element (18) being provided from a soluble material and being removed in a cleaning step by way of dissolving by means of a solvent temporally after production of the residual compressive stress.
The method according to one of the preceding claims, the radiator being a vehicle radiator.
A radiator produced by way of a method according to one of Claims 1 to 11.
A motor vehicle, in particular a commercial vehicle, with a radiator according to Claim 12.