WO2005036082A1 - Kühlerblock, insbesondere für einen ladeluft/kühlmittel-kühler - Google Patents

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Wolfgang Ruppel
Günther Schmalzried
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    • F28D2021/0082—Charged air coolers

Definitions

  • Radiator block especially for a charge air / coolant radiator
  • the invention relates to a radiator block, in particular for a charge air / coolant radiator in packaged construction according to the preamble of claim 1.
  • a radiator block has been known from DE-A 196 51 625 of the Applicant.
  • Intercoolers in so-called package design are used in particular for large engines, the charge air is cooled by a liquid coolant. These intercoolers are manufactured and soldered in Ganzaluminiumbauweise, with a parallelepiped radiator block and the associated connecting pieces for the charge air and the coolant are made separately.
  • the cooler block consists of a plurality of stacked sheets, between which bars are arranged to form flow channels and for spacing. The finished stacked block is then soldered in a soldering oven.
  • the flow channels for the charge air have corrugated ribs or turbulence inserts inside, to improve heat transfer and increase the internal pressure resistance.
  • the cooling channels have a smaller flow cross section than the charge air ducts and are limited by intermediate strips and outer end strips.
  • a similar heat exchanger in package design, also a charge air cooler was known from DE-C 196 44 586 of the Applicant.
  • the channel cross sections are rectangular or oval, but this has primarily manufacturing reasons (extrusion).
  • the intermediate and / or end regions of the cooling channels which are designed in particular as strips, are provided with a groove profile on their coolant sides. This groove profile results in a rounding of the rectangular cross section on its narrow side.
  • a construction method is made possible by using profiled bars, can be used in the case of simple components such as sheets and strips.
  • a one-piece design of the cooling channels according to another embodiment provides the advantage of a simple construction with a small number of items.
  • the groove profile has a parabolic cross section, which is bounded on both sides by profiled strips, which are soldered to the adjacent sheet metal.
  • This cross-section represents a compromise in terms of strength and flow.
  • the groove profile has a V-shaped cross-section, d. H. a certain simplification of production compared to the parabolic profile.
  • the profile of an intermediate strip is formed approximately as an H-profile, d. H. with approximately U-shaped indentations on each coolant side.
  • FIG. 1 shows a detail of a charge air cooler
  • Fig. 2 is a end strip
  • Fig. 3 is an intermediate strip
  • FIG. 4 shows a detail X from FIG. 1.
  • the radiator block 1 shows a section of a radiator block with charge air ducts 1, which is not shown completely, and cooling ducts running transversely to them 2, which are formed by mutually parallel plates 3.
  • the charge air ducts 1 are traversed by charge air in the direction of the arrow LL and generally have corrugated ribs which are not shown here but are known from the prior art.
  • the outer cooling channels 2 are formed on the one hand by adjacent sheets 3 and on the other hand by a respective end strip 4 and one intermediate strip 5 each. Further, arranged inside, not shown cooling channels 2 are limited only by intermediate strips 5.
  • the intermediate strips and the end strips are formed as profile bars 4, 5 and each have on their coolant side, which is the wetted by the coolant side, a groove 7 and a groove 8, ie in the longitudinal direction of the strips t extending groove profiles.
  • the cooling channels 2 are thus slightly rounded at their narrow sides, whereby the wetted circumference of the channel cross-section increases and a uniform heat input from the side of the charge air ducts 1 takes place.
  • the profile bars 4, 5 are as usual soldered to the sheets 3 and can preferably be produced as extruded profiles.
  • Fig. 2 shows an individual representation of the end strip 4, the groove profile 7 only on one side, d. H. the coolant side has.
  • the flat side 4a is soldered.
  • Fig. 3 shows an individual view of the intermediate strip 5, which has two groove profiles 8 on opposite coolant sides.
  • the flat side 5a is soldered.
  • Fig. 4 shows a detail X of Fig. 1, d. H. half the profile bar 5 shown with the approximately parabolic groove profile 8, which is laterally bordered by two rounded profile strips 9, -10, which in turn are soldered to the sheets 3.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen gelöteten Kühlerblock, insbesondere für einen Ladeluft/Kühlmittel-Kühler in Paketbauweise, bei welchem Kühlkanäle (2) für ein flüssiges Kühlmittel in ersten Schichten und Gaskanäle (1) für ein zu kühlendes Gas in zweiten Schichten kreuzweise angeordnet sind, wobei die Kühlkanäle (2) jeweils durch zwei beabstandete Wandbereiche (3) sowie durch Rillenprofile aufweisende Zwischen- und Abschlussleisten (4, 5) gebildet sind.

Description

Behr Industrietechnik GmbH & Co. 70469 Stuttgart
Kühlerblock, insbesondere für einen Ladeluft/Kühlmittel-Kühler
Die Erfindung betrifft einen Kühlerblock, insbesondere für einen Lade- luft/Kühlmittel-Kühler in Paketbauweise nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Ein derartiger Kühlerblock wurde durch die DE-A 196 51 625 der Anmelderin bekannt.
Ladeluftkühler in so genannter Paketbauweise werden insbesondere bei Großmotoren eingesetzt, wobei die Ladeluft durch ein flüssiges Kühlmittel gekühlt wird. Diese Ladeluftkühler werden in Ganzaluminiumbauweise hergestellt und verlötet, wobei ein quaderförmig ausgebildeter Kühlerblock und die zugehörigen Anschlussstutzen für die Ladeluft und das Kühlmittel getrennt hergestellt werden. Der Kühlerblock besteht aus einer Vielzahl von aufeinander geschichteten Blechen, zwischen denen Leisten zur Bildung von Strömungskanälen und zur Abstandshaltung angeordnet sind. Der fertig gestapelte Block wird dann in einem Lötofen gelötet. Die Strömungskanäle für die Ladeluft weisen im Inneren Wellrippen oder Turbulenzeinlagen auf, zur Verbesserung der Wärmeübertragung und zur Steigerung der Innen- druckfestigkeit. Die Kühlkanäle weisen einen geringeren Strömungsquerschnitt als die Ladeluftkanäle auf und werden durch Zwischenleisten und äußere Abschlussleisten begrenzt. Die Wärmeübertragung zwischen Kühlmittel und Ladeluft erfolgt im Kreuzstrom, d. h. die Kühlmittel- und Ladeluftkanäle verlaufen senkrecht zueinander. Ein derartiger Ladeiuftkühler wurde durch die o. g. DE-A 196 51 625 der Anmelderin bekannt. Die Kühlkanäle
BESTÄTSGUMGSI€OPIE für das flüssige Kühlmittel bei dem bekannten Ladeluftkühler weisen einen rechteckförmigen Querschnitt auf, da die zwischen den benachbarten Blechen angeordneten Zwischenleisten ebenfalls einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Problematisch bei diesen Wärmeübertragern sind die in- stationären Zustände, insbesondere auf der Ladeluftseite, die durch starke Temperaturwechsel mit hohen Temperaturdifferenzen und Temperaturspitzen zu Überhitzungen des Kühlmittels, d. h. zu lokalen Siedepunktüberschreitungen mit Dampfblasenbildung führen. Dies ist unbedingt zu vermeiden.
Ein ähnlicher Wärmeübertrager in Paketbauweise, ebenfalls ein Ladeluftkühler wurde durch die DE-C 196 44 586 der Anmelderin bekannt. Unterschiedlich sind dabei die Kühlkanäle, welche durch ein plattenförmiges Strangpressprofil gebildet sind. Die Kanalquerschnitte sind dabei rechteckig oder oval, was jedoch primär fertigungstechnische Gründe (Extrusion) hat.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kühlerblock der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass lokale Überhitzungen möglichst vermieden werden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Erfindungsgemäß sind die insbesondere als Leisten ausgebildeten Zwischen- und/oder Abschlussbereiche der Kühlkanäle auf ihren Kühlmittelseiten mit einem Rillenprofil versehen. Durch dieses Rillenprofil ergibt sich eine Aus- rundung des Rechteckquerschnittes auf dessen Schmalseite.
In den Eckbereichen von rechteckförmigen Kanalquerschnitten kann es unter Umständen zu örtlichen Überhitzungen kommen. Durch die erfindungsgemäße Ausrundung des Kanalquerschnittes mittels Rillenprofil wird eine solche Überhitzung vorteilhafterweise weitgehend vermieden.
Durch das Rillenprofil ergeben sich einerseits vergleichmäßigte Strömungsverhältnisse im Kühlmittelkanal und andererseits eine thermische Entlastung an den kritischen Eckbereichen. Darüber hinaus wird die Wärmeein- leitung von dem heißen Gas in das im Kühlkanal strömende Kühlmittel auf eine größere Fläche verteilt. Damit wird auch ein lokales Sieden mit schädlicher Dampfblasenbildung des Kühlmittels vermieden.
Durch eine Stapelbauweise gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird unter Verwendung von Profilstäben eine Bauweise ermöglicht, bei der auf einfache Bauteile wie Bleche und Leisten zurückgegriffen werden kann.
Eine einstückige Ausbildung der Kühlkanäle gemäß einer anderen Ausführung bewirkt den Vorteil einer einfachen Bauweise mit einer geringen Anzahl von Einzelteilen.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Rillenprofil einen parabelförmigen Querschnitt auf, welcher beiderseits von Profilleisten begrenzt wird, die mit dem benachbarten Blech verlötet sind. Dieser Quer- schnitt stellt einen festigkeitsmäßig und strömungstechnisch günstigen Kompromiss dar.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Rillenprofil einen V-förmigen Querschnitt auf, d. h. eine gewisse fertigungs- technische Vereinfachung gegenüber dem Parabel-Profil.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Profil einer Zwischenleiste etwa als H-Profil ausgebildet, d. h. mit etwa U-förmigen Einbuchtungen auf jeder Kühlmittelseite.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 einen Ausschnitt eines Ladeluftkühlers, Fig. 2 eine Abschlussleiste,
Fig. 3 eine Zwischenleiste und
Fig. 4 eine Einzelheit X aus Fig. 1.
Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt eines vollständig nicht dargestellten Kühler- blocks mit Ladeluftkanälen 1 und quer zu diesen verlaufenden Kühlkanälen 2, welche durch parallel zueinander angeordnete Bleche 3 gebildet werden. Die Ladeluftkanäle 1 werden in Richtung des Pfeils LL von Ladeluft durchströmt und weisen in der Regel hier nicht dargestellte, jedoch aus dem Stand der Technik bekannte Wellrippen auf. Die äußeren Kühlkanäle 2 wer- den einerseits durch benachbarte Bleche 3 und andererseits durch je eine Abschlussleiste 4 und je eine Zwischenleiste 5 gebildet. Weitere, innen angeordnete, nicht dargestellte Kühlkanäle 2 werden nur durch Zwischenleisten 5 begrenzt. Die Zwischenleisten und die Abschlussleisten sind als Profilstäbe 4, 5 ausgebildet und weisen jeweils auf ihrer Kühlmittelseite, das ist die vom Kühlmittel benetzte Seite, eine Rille 7 bzw. eine Rille 8 auf, d. h. in Längsrichtung der Leisten t verlaufende Rillenprofile. Die Kühlkanäle 2 sind damit an ihren Schmalseiten etwas ausgerundet, wodurch sich der benetzte Umfang des Kanalquerschnittes erhöht und ein vergleichmäßigter Wärmeeintrag von der Seite der Ladeluftkanäle 1 erfolgt. Die Profilstäbe 4, 5 sind wie üblich mit den Blechen 3 verlötet und können vorzugsweise als extru- dierte Profile hergestellt werden.
Fig. 2 zeigt eine Einzeldarstellung der Abschlussleiste 4, die das Rillenprofil 7 nur auf einer Seite, d. h. der Kühlmittelseite aufweist. Die flache Seite 4a wird verlötet.
Fig. 3 zeigt eine Einzeldarstellung der Zwischenleiste 5, welche zwei Rillenprofile 8 auf sich gegenüber liegenden Kühlmittelseiten aufweist. Die flache Seite 5a wird verlötet.
Fig. 4 zeigt eine Einzelheit X aus Fig. 1 , d. h. den zur Hälfte dargestellten Profilstab 5 mit dem etwa parabelförmigen Rillenprofil 8, welches seitlich von zwei abgerundeten Profilleisten 9, -10 eingefasst wird, die ihrerseits mit den Blechen 3 verlötet sind.
Leichte Abwandlungen von dem in der Zeichnung dargestellten Rillenprofil, welches etwa einen parabelförmigen Querschnitt aufweist, sind möglich, z. B. als V-Profil oder als H-Profil.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Kühlerblock, insbesondere für einen Ladeluft/Kühlmittel-Kühler in Paketbauweise, bei welchem Kühlkanäle (2) für ein flüssiges Kühlmittel in ersten Schichten und Gaskanäle (1 ) für ein zu kühlendes Gas in zweiten Schichten insbesondere kreuzweise angeordnet sind, wobei die Kühlkanäle (2) jeweils durch zwei beabstandete Wandbereiche (3) sowie durch Zwischen- und/oder Abschlussbereiche (4, 5) gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Zwischen- und/oder Abschlussbereich auf seiner vom Kühlmittel benetzbaren Seite ein in Längsrichtung verlaufendes Rillenprofil (7, 8) aufweist.
2. Kühlerblock nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Schichten durch abwechselnde Übereinandersta- pelung von Blechen (3) und Zwischen- und/oder Abschlussleisten gebildet sind, wobei zumindest eine Zwischen- und/oder Abschlussleiste als ein in Längsrichtung verlaufendes Rillenprofil aufweisender Profil- stab ausgebildet ist.
3. Kühlerblock nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass Wandbereiche und Zwischen- und/oder Abschlussbereiche einstückig miteinander ausgebildet sind, insbesondere als extrudiertes Profil.
4. Kühlerblock nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rillenprofil einen etwa parabelförmigen Querschnitt (8) aufweist, der insbesondere von zwei Profilleisten (9, 10) eingefasst ist.
5. Kühlerblock nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rillenprofil einen V-förmigen Querschnitt aufweist.
6. Kühlerblock nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Zwischenleisten einen etwa H-förmigen Querschnitt aufweisen.
7. Kühlerblock nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Gaskanälen (1) Wellrippen angeordnet sind.
PCT/EP2004/011278 2003-10-09 2004-10-08 Kühlerblock, insbesondere für einen ladeluft/kühlmittel-kühler WO2005036082A1 (de)

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