DE102005042044A1

DE102005042044A1 - Mechanisch gefügter Wärmetauscher

Info

Publication number: DE102005042044A1
Application number: DE200510042044
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Ing.(FH) Helms; Wolfgang Dr.-Ing. Kramer
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 2005-09-02
Filing date: 2005-09-02
Publication date: 2007-03-08
Also published as: WO2007028462A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen mechanisch gefügten Wärmetauscher (1), insbesondere einen luftgekühlten Kühlmittelkühler, mit mehreren parallel zueinander angeordneten Rohren (2; 2¶0¶, 2¶1¶, 2¶2¶), wobei die Rohre (2; 2¶0¶, 2¶1¶, 2¶2¶) in ihrer Reihe versetzt zueinander angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen mechanisch gefügten Wärmetauscher, insbesondere einen Kühlmittelkühler, wie er bei Kraftfahrzeugen verwendet wird, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei mechanisch gefügten Kühlmittelkühlern, bei denen die einzelnen Teile des Wärmetauschers wie Rohre, Rippen, Rohrböden und Sammel- oder Wasserkästen nicht stoffschlüssig, sondern mit mechanischen Mitteln gefügt werden, werden üblicherweise die Rohre mechanisch gegenüber den Rippen und den Rohrböden aufgeweitet, so dass nach dem Zusammenfügen eine hinreichende Pressung erzielt wird, welche bei der Rohr/Bodenverbindung die erforderliche Dichtheit und bei der Rohr/Rippenverbindung den erforderlichen thermischen Kontakt herstellt. Bei derart mechanisch gefügten Kühlmittelkühlern, insbesondere bei Kühlmittelkühlern geringer Bautiefe, kommt es auf Grund mechanischer Beanspruchung, bspw. bei Vibrationen, gelegentlich zu temporären Undichtheiten, die durch Relativbewegungen der Rohre in ihrer Gummidichtung zum Boden des Kühlmittelkühlers hervorgerufen werden. Ein derartiger mechanisch gefügter Wärmetauscher lässt somit noch Wünsche offen, insbesondere in Hinblick auf die Dichtheit bei mechanischer Beanspruchung.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, einen mechanisch gefügten Wärmetauscher zur Verfügung zu stellen, der auch bei mechanischer Beanspruchung dicht ist. Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Wärmetauscher mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß ist ein mechanisch gefügter Wärmetauscher, insbesondere ein luftgekühlter Kühlmittelkühler, vorgesehen, mit mehreren parallel zueinander angeordneten Rohren bei dem die Rohre in ihrer Reihe versetzt zueinander angeordnet sind. Dabei kommt insbesondere ein einfacher Versatz, d.h. die Mittelachsen der Rohre bilden zwei parallel zueinander angeordnete Ebenen, wobei Mittelachsen benachbarter Rohre in unterschiedlichen Ebenen angeordnet sind, oder ein zweifacher Versatz, d.h. die Mittelachsen der Rohre bilden drei parallel zueinander angeordnete Ebenen, wobei vorzugsweise jedes Rohr der mittleren Reihe benachbart zu einem Rohr der vorderen und der hinteren Reihe angeordnet ist, in Frage. Durch das Vorsehen eines Versatzes der Rohre, insbesondere benachbarter Rohre, wird der Wärmetauscher stabilisiert, d.h. Schwingungen und Motorbewegungen, die sich über Schläuche oder Befestigungselemente auf den Wärmetauscher übertragen und Biegebeanspruchungen im Kasten/Boden-Netz erzeugen, erzeugen auf Grund der größeren Steifigkeit des Wärmetauschers auch bei geringen Bautiefen geringere oder keine oder nur minimale Verformungen, so dass eine Dichtheit sicher gewährleistet werden kann.

Beim Wärmetauscher handelt es sich vorzugsweise um einen einreihigen Wärmetauscher, insbesondere um einen Wärmetauscher geringer Bautiefe.

Der Versatz der Rohre ist vorzugsweise größer als Null, insbesondere größer als das 0,2-fache, insbesondere bevorzugt größer als das 0,5-fache der Rohrbreite in normaler Luftströmungsrichtung, und beträgt maximal das einfache, vorzugsweise maximal das 0,6-fache der Rohrbreite in normaler Luftströmungsrichtung.

Insbesondere bei einem zweifachen Versatz beträgt der Versatz der Rohre minimal das 0,2 und maximal das 0,6-fache der Rohrbreite in normaler Luftströmungsrichtung.

Der Versatz bei einem zweifachen Versatz ist vorzugsweise in Luftströmungsrichtung gleich groß wie der Versatz entgegen der Luftströmungsrichtung.

Bevorzugt ist der Durchmesser der Rohre in Luftströmungsrichtung größer oder gleich (Rundrohr) dem Durchmesser des Rohres senkrecht zur Luftströmungsrichtung.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Schnittdarstellung eines mechanisch gefügten Kühlmittelkühlers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, und
2 eine schematische Schnittdarstellung eines mechanisch gefügten Kühlmittelkühlers gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
Ein mechanisch gefügter, einreihiger Wärmetauscher 1, vorliegend ein luftgekühlter Kühlmittelkühler, weist gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel eine Bautiefe t von 15 mm auf. Bei nicht gezeigten Ausführungsbeispielen be trägt die Bautiefe 15–30 mm, insbesondere 22 mm. Über die Breite des Kühlmittelkühlers sind ovale Rohre 2 verteilt angeordnet, wobei diese jeweils einfach versetzt zueinander angeordnet sind. Senkrecht zu den Rohren 2 sind Flachrippen 3 angeordnet, die gegenüber den Rohren 2 einen Überstand aufweisen.
Die Rohre 2 haben in Luftströmungsrichtung (durch einen Pfeil angedeutet) einen Durchmesser d_b von 8 mm und senkrecht hierzu einen Durchmesser da von 4,5 mm. Der Versatz p der Rohre 2 zueinander beträgt gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel dem halben Durchmesser d_b, also 4 mm. Auf Grund der im Prinzip mittigen Anordnung der Rohrreihe, ist jedes zweite Rohr 2 somit um 2 mm nach vorn und die hierzu benachbarten Rohre 2 um 2 mm nach hinten bezüglich der normalen Luftströmungsrichtung versetzt angeordnet (siehe 1).
Gemäß dem zweiten, in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein zweifacher Versatz der Rohre 2 des einreihigen Wärmetauschers 1 vorgesehen. Die Abmessungen der Rohre 2 wie auch der Tiefe des Wärmetauschers entsprechen denen des ersten Ausführungsbeispiels. Der dargestellte Ausschnitt des Wärmetauschers 1 zeigt sechs Rohre 2, die in einem Flachrippenpaket 3 angeordnet sind.
Hierbei ist eine Reihe von Rohren 2, vorliegend gebildet durch drei Rohre 2₀ , mittig in Richtung der Tiefe t des Wärmetauschers 1 angeordnet, ein Rohr 2₁ auf einer Seite eines mittig angeordneten Rohres 2₀ ist nach vom, entgegen der Luftströmungsrichtung um einen Versatz p₁ versetzt angeordnet. Das andere benachbarte Rohr 2₂ des mittig angeordneten Rohres 2₀ ist in Luftströmungsrichtung um einen Versatz p₂ versetzt angeordnet. Vorliegend ist der Versatz in Luftströmungsrichtung größer als der Versatz entgegen der Luftströmungsrichtung. Bei nicht gezeigten Ausführungsbeispielen ist der Versatz in Luftströmungsrichtung bevorzugt im wesentlichen gleich groß wie der Versatz entgegen der Luftströmungsrichtung.
Die Rohre 2₀ , 2₁ , 2₂ haben vorliegend den gleichen Querschnitt, wobei sie in Luftströmungsrichtung (durch einen Pfeil angedeutet) einen Durchmesser d_b von 8 mm und senkrecht hierzu einen Durchmesser d_a von 4,5 mm aufweisen. Der Versatz p₁ entgegen der Luftströmungsrichtung der Rohre 2₀ und 2₁ zueinander beträgt gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel 2 mm, der Versatz p₂ in Luftströmungsrichtung der Rohre 2₀ und 2₂ zueinander beträgt 2,5 mm.

Claims

Mechanisch gefügter Wärmetauscher (1), insbesondere luftgekühlter Kühlmittelkühler, mit mehreren parallel zueinander angeordneten Rohren (2; 2₀ , 2₁ , 2₂ ), dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre (2; 2₀ , 2₁ , 2₂ ) in ihrer Reihe versetzt in Richtung der Tiefe des Wärmetauschers (1) zueinander angeordnet sind.
Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (1) ein einreihiger Wärmetauscher ist.
Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre (2; 2₀ , 2₁ , 2₂ ) einfach oder zweifach versetzt angeordnet sind.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Versatz (p; p₁, p₂) der Rohre (2; 2₀ , 2₁ , 2₂ ) größer als Null und kleiner als die Rohrbreite (d_b) in normaler Luftströmungsrichtung ist.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Versatz (p; p₁, p₂) der Rohre (2; 2₀ , 2₁ , 2₂ ) minimal das 0,5 und maximal das 0,8-fachen der Rohrbreite (d_b) in nor normaler Luftströmungsrichtung beträgt, insbesondere maximal der Rohrbreite (d_b) in normaler Luftströmungsrichtung entspricht.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem einfachen oder zweifachen Versatz der Versatz (p; p₁, p₂) der Rohre (2; 2₀ , 2₁ , 2₂ ) minimal das 0,2 und maximal das 0,6-fache der Rohrbreite (d_b) in normaler Luftströmungsrichtung beträgt.
Wärmetauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Versatz (p₁) in Luftströmungsrichtung dem Versatz (p₂) entgegen der Luftströmungsrichtung entspricht.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (d_b) des Rohres (2; 2₀ , 2₁ , 2₂ ) in Luftströmungsrichtung größer oder gleich dem Durchmesser (d_a) des Rohres (2; 2₀ , 2₁ , 2₂ ) senkrecht zur Luftströmungsrichtung ist.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Rohren (2; 2₀ , 2₁ , 2₂ ) Wellrippen (3) angeordnet sind.
Wärmetauscher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellrippenpakete (3) nicht versetzt angeordnet sind.