Technisches Gebiet
[0001] Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager, insbesondere einen Ladeluftkühler oder
einen Abgaskühler für ein Kraftfahrzeug, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Stand der Technik
[0002] Abgaskühler haben die Aufgabe, heißes Abgas von Verbrennungsmotoren zu kühlen, damit
dieses gekühlte Abgas der Ansaugluft wieder beigemischt werden kann. Dabei ist zur
Steigerung des thermodynamischen Wirkungsgrades eines Verbrennungsmotors die Abkühlung
auf ein sehr niedriges Niveau anzustreben. Dieses Prinzip ist allgemein als gekühlte
Abgasrückführung bekannt und wird angewandt, um eine Reduzierung von Schadstoffen,
wie insbesondere von Stickoxyden, im Abgas zu erreichen.
[0003] Aus der
DE 100 24 389 A1, der
DE 10 2005 034 137 A1 und aus der
WO 2014/040797 A1 sind solche Wärmeübertrager bekannt geworden, welche aus einem Stapel von Scheibenpaaren
gebildet werden, wobei zwischen einem Paar von Scheiben ein erster Strömungskanal
gebildet ist und zwischen zwei aufeinandergestapelten Scheibenpaaren ein zweiter Strömungskanal
gebildet wird.
[0004] Dabei ist der erste Strömungskanal üblicherweise nach außen abgeschlossen und nur
über Zu- und Ablauföffnungen in dem Stapel oder an einem den Stapel umfassenden Gehäuse
mit einem Fluidkanal fluidverbindbar, um ein erstes Fluid in den ersten Strömungskanal
ein- bzw. auszulassen. Dabei ist das erste Fluid üblicherweise ein Kühlfluid, wie
beispielsweise Kühlwasser.
[0005] Der zweite Strömungskanal ist ebenso üblicherweise an seiner Schmalseite offen ausgebildet,
um beispielsweise über ein vorgesehenes Anschlusselement ein zweites Fluid auf die
Vielzahl der zweiten Strömungskanäle zu verteilen oder aus diesen wieder auszuführen,
die benachbart zueinander und gestapelt angeordnet sind. Dabei wird als zweites Fluid
ein Gas eingesetzt, wie Luft, Abgas oder ein Abgas-Luft-Gemisch.
[0006] Bei diesen Wärmeübertragern ist das einströmende zweite Fluid in der Regel sehr heiß,
so dass die Vorderkante der Scheibenpaare an der Einströmseite des zweiten Fluids
in den Wärmeübertrager sehr hohem thermischem Stress ausgesetzt ist.
[0007] Der Temperaturübergang von dem sehr heißen, ungekühlten Gaseintrittsbereich des zweiten
Strömungskanals zu dem mit dem Kühlmittel in Verbindung stehenden Bereich des Wärmeübertragers
führt zu hohen Spannungen aufgrund der unterschiedlichen thermischen Ausdehnung aufgrund
der unterschiedlichen Temperaturen.
[0008] Weiterhin erfolgt die Gasführung im Eintrittsbereich des heißen Gases in der Regel
mit relativ dickwandigen Diffusoren, um den hohen Drücken und Temperaturen standhalten
zu können, wobei die wärmeübertragenden Scheiben des Wärmeübertragers aus Effizienz-,
Kosten- und Gewichtsgründen möglichst dünnwandig gestaltet sind. Durch die unterschiedlichen
auftretenden Temperaturen dehnen sich der Diffusor und die Scheiben unterschiedlich
aus und es ergeben sich hohe Spannungen an den dünnwandigeren Scheiben des Scheibenstapels,
insbesondere in den Ecken der Scheiben am Heißgaseintritt.
[0009] Meist sind die Scheiben bzw. die Scheibenpaare in einen Boden des Wärmeübertragers
eingesteckt, der mit einem Gehäuse und/oder dem Gaseintrittsdiffusor verbunden ist.
Der Boden ist üblicherweise dickwandiger ausgebildet als die Scheiben selbst, so dass
die Ausfallgefahr durch thermische Spannungen im Übergangsbereich zum heißen Diffusor
dadurch reduziert wird.
[0010] Aus Kosten-, Gewichts- und Fertigungsprozessgründen wird jedoch zunehmend angestrebt,
auf einen Boden zu verzichten und die Abdichtung der als Kühlmittelkanäle ausgebildeten
Strömungskanäle zwischen einem Scheibenpaar durch eine geeignete Formgebung der Scheiben
zu erreichen. In der
WO 2014/040797 A1 ist der Wärmeübertrager ohne Kühlmittelgehäuse aus im Wesentlichen U-förmigen Strömungskanälen
aufgebaut.
[0011] Es ergibt sich dadurch keine gerade Vorderkante der Scheibenpaare, sondern der Kanalgeometrie
entsprechend eine ebenfalls U-förmige Vorderkante. Die Kanäle werden in einen Diffusor
eingesteckt und dadurch wird seitlich ein enger Lötspalt erreicht, der zu einer dichten
Verlötung des Strömungskanals führt. An der verbleibenden Vorderkante besteht allerdings
die Gefahr, dass die zwei Blechlagen der beiden Scheiben eines Scheibenpaares, welche
die Ober- und die Unterseite des Strömungskanals bilden, nicht passgenau aneinander
anliegen und so Lötfehlstellen und Leckagen entstehen können.
[0012] Um eine dichte Verlötung sicherzustellen, wird daher die ebene Vorderkante der unteren
Scheibe eines Scheibenpaares um die Vorderkante der oberen
[0013] Scheibe des Scheibenpaares umgelegt, wie umgebördelt. Dadurch wird zudem die Festigkeit
der Scheibenvorderkante an den umgebördelten ebenen Bereichen des Strömungskanals
erhöht, weil drei Materiallagen statt nur zwei Materiallagen vorliegen. Die Bördelung
endet jedoch in den Ecken der Strömungskanäle, also an den Scheibenecken. Dadurch
entsteht eine Kerbe, an der die Dicke der Vorderkante von drei Lagen bzw. Blechdicken
auf zwei Lagen bzw. Blechdicken abnimmt. Es hat sich gezeigt, dass genau in diesem
Eckbereich jedoch besonders starke Zugspannungen durch den aufgeheizten Diffusor auftreten
und es aufgrund der Kerbwirkung zu thermisch bedingten Ausfällen des Scheibenpaares
und damit des Wärmeübertragers kommt.
Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile
[0014] Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Wärmeübertrager zu schaffen, welcher gegenüber
dem Stand der Technik verbessert ist und eine höhere Lebensdauer aufzeigt.
[0015] Dies wird erreicht mit den Merkmalen von Anspruch 1.
[0016] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager, insbesondere
Abgaskühler oder Ladeluftkühler, umfassend einen, aus mehreren länglichen Scheibenpaaren
bestehenden Scheibenstapel, wobei jeweils zwei miteinander verbundene Scheiben einen
ersten Fluidkanal zwischen sich bilden und zwischen zwei Scheibenpaaren ein zweiter
Fluidkanal gebildet ist, wobei das Scheibenpaar U-förmig mit Basis und hochgestellten
Seitenwänden ausgebildet ist und die Scheiben so aufeinander liegen, dass sie den
ersten Strömungskanal begrenzen, wobei eine der Scheiben eines Scheibenpaares an der
Kante im Ein- und/oder Ausströmbereich für das zweite Fluid, die meist an der Stirnseite
des Scheibenpaares liegt und deshalb hier als Stirnseite bzw. Vorderkante bezeichnet
wird, eine Lasche aufweist, welche zum Umbördeln um die Stirnseite der anderen Scheibe
dient, dadurch gekennzeichnet, dass die Umbördelung der Lasche an der Basis der Scheibe
vorgenommen ist und sich die Umbördelung der Lasche auch bis in die Seitenwände der
Scheiben fortsetzt. Dadurch wird insbesondere in den Ecken zwischen der Basis und
den Seitenwänden des Scheibenpaares eine Verstärkung erzielt, welche die Langlebigkeit
des Wärmeübertragers fördert. Dabei ist die Basis im Wesentlichen der Boden einer
Scheibe bzw. eines Scheibenpaares. Die Stirnseite kann dabei auch als Schmalseite
bezeichnet werden.
[0017] Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn die Umbördelung an den Seitenwänden nur bis
zu einer Höhe vorgenommen ist, die nur einem Teil der Gesamthöhe der Seitenwand entspricht.
[0018] Gemäß der Erfindung ist es zweckmäßig, wenn die Scheibe eine Wandstärke aufweist
und die Höhe mindestens der Wandstärke der Scheibe entspricht, vorzugsweise zwischen
3 und 5 Wandstärken oder mehr beträgt. Dadurch wird der Eckbereich vorteilhaft verstärkt,
wobei ein Umbördeln der Lasche bei reduzierter Höhe erleichtert ist.
[0019] Alternativ kann die Umbördelung an den Seitenwänden bis zur Gesamthöhe der Seitenwand
reichen.
[0020] Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Umbördelung an der Basis über die gesamte
Breite der Basis vorgenommen ist. Dies verstärkt die Schmalseite des Scheibenpaares
vorteilhaft auf seiner gesamten Breite, die der heißen Fluidströmung ausgesetzt ist.
[0021] Auch ist es vorteilhaft, wenn die Umbördelung an der Basis über die gesamte Breite
der Basis nur partiell vorgenommen ist. Dadurch lässt sich die Bördelung vereinfachen
und Gewicht sparen.
[0022] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind durch die nachfolgende Figurenbeschreibung
und durch die Unteransprüche beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
[0023] Nachstehend wird die Erfindung auf der Grundlage zumindest eines Ausführungsbeispiels
anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Wärmeübertragers,
- Fig. 2
- eine Gesamtansicht der unteren Scheibe des Scheibenpaares,
- Fig. 3
- eine detaillierte Darstellung der unteren Scheibe des Scheibenpaares,
- Fig. 4
- eine Gesamtansicht der oberen Scheibe des Scheibenpaares,
- Fig. 5
- eine detaillierte Darstellung der oberen Scheibe des Scheibenpaares,
- Fig. 6
- eine detaillierte Darstellung einer Scheibe des erfindungsgemäßen Wärmeübertragers,
- Fig. 7
- eine detaillierte Darstellung einer Scheibe des erfindungsgemäßen Wärmeübertragers,
- Fig. 8
- eine detaillierte Darstellung einer Scheibe des erfindungsgemäßen Wärmeübertragers,
und
- Fig. 9
- eine detaillierte Darstellung einer Scheibe nach dem Stand der Technik.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
[0024] Die Figur 1 zeigt eine Darstellung eines erfindungsgemäßen Wärmeübertragers 1, der
als Abgaskühler oder als Ladeluftkühler ausgebildet ist. Alternativ kann der Wärmeübertrager
1 auch anderweitig angewendet werden. Vorteilhaft ist es, wenn als ein zweites Fluid
ein gasförmiges Fluid verwendet wird. Dabei kann als zweites gasförmiges Fluid Abgas,
Luft, wie Ladeluft, oder ein Abgas-Luft-Gemisch verwendbar sein. Auch ist es vorteilhaft,
wenn als erstes Fluid ein flüssiges Fluid verwendet wird. Hierfür ist Wasser oder
ein Gemisch auf Wasserbasis als Kühlmittel oder ein anderweitiges Kühlmittel oder
ein Kältemittel verwendbar. Weiterhin kann es sich beim ersten Fluid beispielsweise
um Öle handeln, etwa in einem Ölkühler oder -heizer zur Vortemperierung des Öles beim
Kaltstart.
[0025] Ein solcher Wärmeübertrager 1 kann vorteilhaft als Abgaswärmeübertrager in einem
Kraftfahrzeug eingesetzt werden. Im Rahmen eines sogenannten Abgasrückführsystems
(AGR-System) kann dabei von der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeuges ausgestoßenes
Abgas zumindest teilweise durch ein flüssiges Kühlmittel eines Kühlmittelkreislaufes
in dem Wärmeübertrager gekühlt und dem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine wieder zugeführt
werden. Ein solcher Wärmeübertragers 1 kann ebenso vorteilhaft als Ladeluftkühler
in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden. Dabei wird die Ladeluft kühlmittelgekühlt.
[0026] Der Wärmeübertragers 1 besteht aus einem Stapel 2 von länglichen Scheibenpaaren 32,
wobei jeweils zwei übereinander liegende Scheiben 18, 18' entlang ihrer Längserstreckung
miteinander an ihrem Rand in Längsrichtung verlötet sind.
[0027] Dabei definiert die Längsrichtung bzw. die Längsseite die Richtung bzw. Seite zwischen
zwei Öffnungen als Eintritt 5 und Austritt 6 für ein zweites Fluid, die an den Schmalseiten
21, auch Stirnseiten genannt, ausgebildet sind. Dennoch kann die Erstreckung in Längsrichtung
länger, gleich oder auch kürzer als die Erstreckung der Schmalseite sein.
[0028] Werden die Scheibenpaare 32, die aus den Scheiben 18, 18' gebildet sind, aufeinander
gestapelt, so bildet sich zwischen den jeweiligen Scheibenpaaren 32 ein zweiter Fluidkanal
30. Dabei wird der zweite Fluidkanal 30 zwischen einer oberen Scheibe 18' eines unteren
Scheibenpaares 32 und der unteren Scheibe 18 eines oberen Scheibenpaares 32 gebildet.
Zwischen den beiden Scheiben 18, 18' eines Scheibenpaares 32 wird dabei ein erster
Fluidkanal 4 gebildet. Der zweite Fluidkanal 30 dient der Durchströmung des gasförmigen
zweiten Fluids, wobei der erste Fluidkanal 4 der Durchströmung des ersten flüssigen
Fluids dient.
[0029] An der Schmalseite 21 ist der Scheibenverbund aus den beiden Scheiben 18, 18' offen
gestaltet, wodurch ein Eintritt 5 bzw. ein Austritt 6 für das zweite Fluid des zweiten
Fluidkanals gebildet wird. Dabei sind die beiden Scheiben an den Schmalseiten derart
verbunden, dass der erste Fluidkanal zwischen den beiden Scheiben 18, 18' durch eine
Verlötung abgeschlossen ist.
[0030] Das Scheibenpaar der Scheiben 18, 18' weist eine etwa U-förmige Kontur mit rechteckähnlicher
Außengestalt auf, wobei die Scheiben 18, 18' an zwei Längsrändern und/oder an zwei
Längsseiten miteinander verlötet sind, wobei die Scheiben im verlöteten Zustand in
einem zentralen Bereich beabstandet voneinander ausgebildet sind.
[0031] Im Inneren jedes Scheibenpaares 32 der Scheiben 18, 18' kann eine, auf dem Boden
bzw. der Basis der unteren Scheibe 18 flächig ausgebildete oder aufliegende Kühlmittelführungsanordnung
3 integriert sein. Alternativ kann darauf auch verzichtet werden. Diese Kühlmittelführungsanordnung
3 kann dabei als Einprägung oder als Einprägungen in die Basis 60 der Scheibe 18 und/oder
in die Basis 61 der Scheibe 18' eingeprägt sein, so dass das durch den im Innenraum
des Scheibenpaares 18, 18' ausgebildeten Fluidkanal 4 strömende Fluid eine Führung
und gegebenenfalls eine Kanalisierung erfährt. Dazu sind beispielsweise stegförmige
Einprägungen vorgesehen, die in den zweiten Fluidkanal 4 zwischen den beiden Scheiben
18, 18' vorragen. Alternativ kann die Kühlmittelführungsanordnung 3 auch als separates
Bauteil zwischen den Scheiben 18, 18' angeordnet sein, welches die Einprägungen oder
Strukturen aufweist. Die Definition der Basis 60, 61 der Scheibe 18 bzw. 18' ist dabei
der im Wesentlichen ebene oder flache Bereich zwischen gegebenenfalls vorhandenen
hoch gestellten Rändern einer Scheibe 18, 18'.
[0032] Zwischen einer oben angeordneten Scheibe 18' des einen Scheibenpaares 32 und einer
dazu benachbarten Scheibe 18 eines anderen benachbarten Scheibenpaares 32 ist der
zweite Fluidkanal 30 angeordnet. Durch diesen Fluidkanal 30 strömt beispielsweise
Abgas oder Ladeluft als zweites Fluid. Der erste Fluidkanal 4 ist dabei zwischen den
beiden Scheiben 18, 18' eines Scheibenpaares 32 angeordnet. Durch diesen Fluidkanal
4 strömt beispielsweise ein flüssiges Kühlmittel.
[0033] Die Zufuhr des zweiten Fluids zu den zweiten Fluidkanälen 30, also beispielsweise
von Abgas, erfolgt über den Eintritt 5 des Scheibenstapels 2, welcher durch ein offenes
Ende der schmalen Seitenabschnitte 21 der Scheibenpaare 32 der Scheiben 18, 18' gebildet
wird. Das zweite Fluid durchströmt den zweiten Fluidkanal 30 und verlässt den Scheibenstapel
2 der Scheibenpaare 32 mit den Scheiben 18, 18' über den Austritt 6, welcher gegenüberliegend
zum Eintritt 5 ausgebildet ist.
[0034] Die Kühlmittelkanalanordnung 3 weist mehrere in Längsrichtung der Scheiben 18 parallel
zueinander verlaufende kühlmittelführende Stege 7 auf, die einzelne Teilkanäle bilden,
deren offene Enden nahe dem Eintritt 5 bzw. dem Austritt 6 des zweiten Fluids in eine
Richtung senkrecht zum Eintritt 5 bzw. Austritt 6 verlaufend geführt sind. Diese Stege
führen die zwischen sich angeordneten Teilkanäle zu dem Ein- bzw. Austritt des ersten
Fluids, die als Öffnungen 9, 10 in den Seitenwänden bzw. Rändern 8 der Scheibe 18
vorgesehen sind.
[0035] Jede Scheibe 18 weist in ihrer Längserstreckung beidseitig einen hoch gebogenen Rand
8 in Form eines Falzes auf, welcher sich senkrecht in Richtung der darüber liegenden,
identisch ausgebildeten benachbarten Scheibe 18 erstreckt.
[0036] Die Scheibe 18' weist ebenso einen beiderseitig hoch gestellten jeweiligen Rand 40
auf, der nach Art eines Falzes hochgebogen ist, wobei dieser seitlich außen wieder
nach unten gebogen ist. Dadurch ist der Rand 40 quasi doppellagig ausgebildet, wobei
zwischen den beiden Lagen ein Abstand vorgesehen ist. Die Scheibe 18' liegt auf der
Scheibe 18 und die Ränder 40 liegen zwischen den Rändern 8. Dabei berühren sich vorteilhaft
die außen liegenden Wandungen der Ränder 40 bzw. 8.
[0037] Je nach erforderlicher Kühlleistung kann eine Mehrzahl solcher verbundener Scheibenpaare
32 mit den Scheiben 18, 18' als Scheibenstapel 2 übereinander gestapelt werden.
[0038] In Längsrichtung der Scheibenpaare 32 ist im Endbereich der jeweils zusammengeführten
Enden der Scheiben 18, 18' in dem Rand 8 der Scheibe 18 jeweils eine Öffnung 9 bzw.
10 eingearbeitet. Diese Öffnungen 9, 10 dienen dem Austritt bzw. Eintritt des ersten
Fluids, wie des Kühlmittels. Die Öffnungen der jeweiligen Scheibenpaare sind im Scheibenstapel
2 übereinander liegend angeordnet. Die übereinander liegenden Öffnungen 9 bzw. 10
mehrerer Scheibenpaare 32 der Scheiben 18, 18' werden von jeweils einem Kühlmittelsammelkanal
11, 12 vollständig überdeckt und fluidverbunden. Dabei kann der jeweilige Kühlmittelsammelkanal
11, 12 eine nicht weiter dargestellte Ausnehmung aufweisen, welche die Öffnungen 9
bzw. 10 abdichtend überdeckt. Der Kühlmittelsammelkanal 11, 12 ist dabei vorteilhaft
als Tiefziehteil oder Rohrsegment ausgeführt und wird über die Öffnungen 9 oder 10
der Scheiben 18 geschoben.
[0039] An der Schmalseite 21 ist der Scheibenstapel 2 jeweils von einem Rahmen 13, 14 gefasst.
An den Schmalseiten 21 des Scheibenstapels 2 sind die Scheiben 18 weiterhin so ausgeformt,
dass ohne oder optional zusammen mit dem Rahmen 13, 14 eine kontinuierliche umlaufende
Kontur entsteht, über die jeweils ein Diffusor, ein Flansch oder ein Adapter übergesteckt
und leckagefrei verlötet werden kann.
[0040] Der Wärmeübertrager 1 schließt an der Oberseite mit einer randlosen oder berandeten
Abdeckscheibe 19 ab. Diese Abdeckscheibe 19 kann auf dem Rand 8 oder zwischen den
Rändern der obersten Scheibe 18 bzw. beider Scheiben 18, 18' auf-oder zwischenliegen.
Mittels der Abdeckscheibe 19 wird der oberste Fluidkanal 30, insbesondere als Kühlmittelkanal,
verschlossen, ohne dass zusätzliche Bauelemente notwendig werden.
[0041] Bodenseitig dient eine ebenfalls randlose Grundscheibe zur Stabilisierung der letzten
unteren Scheibe 18.
[0042] Der erste Fluidkanal 4 zwischen den beiden Scheiben 18, 18' ist etwa U-förmig ausgebildet.
Dabei nimmt der Fluidkanal 4 einen ersten Teilbereich ein, der quasi eben ausgebildet
ist und im Wesentlichen parallel zum Boden 60 der Scheibe 18 verläuft. Weiterhin nimmt
der Fluidkanal 30 zwei seitliche Teilbereiche ein, die im Wesentlichen senkrecht zur
Ebene des Bodens 60 der Scheibe 18 ausgerichtet sind. Die Teilbereiche sind dabei
so gestaltet, dass der Fluidkanal 30 an den Rändern höher ausgerichtet ist als im
mittleren Teilbereich der Basis 60 der Scheibe 18.
[0043] Wird auf dieses derart gestaltete Scheibenpaar 32 ein weiteres gleiches Scheibenpaar
32 aufgelegt, so verschließt die untere Scheibe 18 des oberen Scheibenpaares 32 den
zweiten Fluidkanal 30 zwischen dem unteren und dem oberen Scheibenpaar 32, indem es
sich auf die Ränder 8 der unteren Scheiben 18 und/oder der oberen Scheibe 18' des
unteren Scheibenpaares 32 legt.
[0044] Die Figuren 2 und 3 zeigen eine untere Scheibe 18 des Scheibenpaares. Dabei weist
die Scheibe eine etwa rechteckige längliche Kontur auf. An den beiden gegenüberliegenden
lateralen Seiten der Scheibe 18 ist ein Rand 8 hochgebogen, der etwa im rechten Winkel
vom Boden oder Basis bzw. von der Ebene des Bodens bzw. Basis 60 hoch steht. An den
Enden bzw. benachbart zu den Enden der Scheibe sind in einem Rand 8 Öffnungen 10 eingebracht
zur Ein- bzw. Ausströmung eines Fluids. Die Öffnungen 10 sind dabei im Wesentlichen
rechteckig ausgeformt.
[0045] In der Basis 60 sind als Kühlmittelführungsanordnung 3 Stege 7 eingeprägt, die der
Bildung von Teilkanälen dienen und die einen Strömungspfad zwischen den Öffnungen
10 ausbilden. Dabei sind einzelne der Stege 7 oder die Stege 7 derart ausgeformt,
dass sie einen rechteckigen Verlauf von der einen Öffnung 10 zu der anderen Öffnung
10 aufweisen. In einem ersten Abschnitt verlaufen sie senkrecht zur Hauptausrichtung
90 der Scheibe 18, in einem mittleren Abschnitt verlaufen sie parallel zur Hauptausrichtung
90 der Scheibe 18 und in einem weiteren Abschnitt verlaufen sie wiederum senkrecht
zur Hauptausrichtung 90 der Scheibe 18.
[0046] Zwischen den derart geformten Stegen 7 können auch zweite Stege 7' angeordnet sein,
die nur eine Ausrichtung parallel zur Hauptausrichtung 90 aufweisen.
[0047] Die Figuren 4 und 5 zeigen eine obere Scheibe 18' des Scheibenpaares. Dabei weist
die Scheibe 18' eine etwa rechteckige längliche Kontur auf. An den beiden gegenüberliegenden
lateralen Seiten der Scheibe 18' ist ein Rand 8' hochgebogen, der etwa im rechten
Winkel vom Boden bzw. von der Ebene des Bodens 61 hoch steht. Dabei ist der Rand 8'
doppelwandig ausgebildet. An den Enden bzw. benachbart zu den Enden der Scheibe 18'
sind dem äußeren Randblech des Rands 8' Öffnungen 10' eingebracht zur Ein- bzw. Ausströmung
eines Fluids. Die Öffnungen 10' sind dabei im Wesentlichen rechteckig ausgeformt.
[0048] Die Basis 61 ist eben ausgebildet oder sie kann nach unten in den ersten Fluidkanal
reichende Stege oder anderweitige Einprägungen aufweisen.
[0049] Am vorderen und am hinteren Endbereich der Scheibe 18' sind sowohl die Basis als
auch die Ränder derart geprägt, dass beim Auflegen der Scheibe 18' auf die Scheibe
18 ein abgedichteter Endbereich entsteht.
[0050] Wird die Scheibe 18' auf die Scheibe 18 aufgelegt, so entsteht zwischen den beiden
Scheiben 18, 18' der erste Fluidkanal 4. Die beiden Scheiben 18, 18' sind bis auf
die Öffnungen 10 abgedichtet zueinander verbunden.
[0051] Die Figur 6 zeigt eine untere Scheibe 18, welche an ihrer Schmalseite 100 nach vorn
derart ausgebildet ist, dass eine U-förmig umlaufende Lasche 101 vom Boden 102 und
von den Seitenwänden 103 abragt, welche nach dem Aufsetzen der zweiten Scheibe des
Scheibenpaares im U-förmigen Bereich des Bodens 102 und der Seitenwände 103, welche
auch Ränder genannt sind, umgebördelt wird.
[0052] Die Figuren 7 und 8 zeigen jeweils ein Scheibenpaar 110, bei dem eine Scheibe 18'
auf eine untere Scheibe 18 aufgesetzt ist, wobei die Lasche 101 der unteren Scheibe
18 sowohl an der Basis 102 als auch an den Seitenwänden 103 über die Basis 102' und
die Seitenwände 103' der Scheibe 18' umgebördelt wurde. Dadurch ergibt sich die unterbrochene
Linie 111 als Rand der umgebogenen Lasche 101.
[0053] Die Umbördelung wird an der Vorderkante von der Basis aus über die Ecken in die Seitenwand
geführt. Bevorzugt wird die gesamte U-förmige Vorderkante vollständig umgebördelt.
Aus Fertigungsgründen kann es jedoch geboten sein, die Umbördelung nicht über die
gesamte seitliche Höhe der Seitenwand zu führen, wie es in Figur 8 gezeigt ist. Die
Figur 7 zeigt hingegen eine Darstellung, bei der die Umbördelung über die volle seitliche
Höhe vorgenommen ist.
[0054] Dabei ist es vorteilhaft, wenn eine Umbördelung über den Bereich, der mit dem Rahmen
oder Diffusor verlötet ist, mindestens über eine Wandstärke der Scheibe in die Höhe
weitergeführt wird, um einerseits von der erhöhten Materialdicke zu profitieren und
andererseits den Bereich mit Kerbe in einen unkritischeren Bereich der Seitenwand
zu verlegen. Vorteilhaft ist ein Überlappungsbereich durch Umbördelung mit einer Höhe
von mindestens etwa drei bis etwa fünf Scheibenwandstärken geboten.
[0055] Die Figur 9 zeigt ein Scheibenpaar 210 nach dem Stand der Technik, bei dem eine Scheibe
18' auf eine untere Scheibe 18 aufgesetzt ist, wobei die Lasche 201 der unteren Scheibe
18 sowohl nur an der Basis 202 über die Basis 202' der Scheibe 18' umgebördelt wurde.
Dadurch ergibt sich die unterbrochene Linie 211 als Rand der umgebogenen Lasche 201.
Man erkennt, dass die umgebördelte Lasche 201 genau in der Ecke zwischen Basis und
Seitenwand endet, was zu erheblicher Kerbwirkung und zu größeren Ausfallrisiken führt.
1. Wärmeübertrager, insbesondere Abgaskühler oder Ladeluftkühler, umfassend einen, aus
mehreren länglichen Scheibenpaaren (32) bestehenden Scheibenstapel (2), wobei jeweils
zwei miteinander verbundene Scheiben (18,18') einen ersten Fluidkanal (4) zwischen
sich bilden und zwischen zwei Scheibenpaaren ein zweiter Fluidkanal (30) gebildet
ist, wobei die Scheiben eines Scheibenpaares U-förmig mit Boden und hochgestellten
Seitenwänden (8,8') ausgebildet sind und aufeinander liegen um den ersten Strömungskanal
zu begrenzen, wobei eine der Scheiben (18,18') eines Scheibenpaares (32) an ihrer
Stirnseite eine Lasche (101) aufweist, welche zum Umbördeln um die Stirnseite der
anderen Scheibe (18', 18) dient, dadurch gekennzeichnet, dass die Umbördelung der Lasche (101) an dem Boden (102) der Scheibe vorgenommen ist und
sich die Umbördelung der Lasche (101) auch bis in die Seitenwände (103) der Scheiben
fortsetzt.
2. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umbördelung an den Seitenwänden (103) nur bis zu einer Höhe (h) vorgenommen ist,
die nur einem Teil der Gesamthöhe (H) der Seitenwand entspricht.
3. Wärmeübertrager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe eine Wandstärke (d) aufweist und die Höhe (h) mindestens der Wandstärke
der Scheibe (18,18') entspricht, vorzugsweise zwischen 3 und 5 Wandstärken oder mehr
beträgt
4. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umbördelung an den Seitenwänden (103) bis zur Gesamthöhe (H) der Seitenwand reicht.
5. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Umbördelung an dem Boden (102) über die gesamte Breite des Bodens vorgenommen
ist.
6. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Umbördelung an dem Boden (102) über die gesamte Breite des Bodens nur partiell
vorgenommen ist.