[0002] Der Wärmetauscher und das Verfahren sind Gegenstand der bisher unveröffentlichten
Patentanmeldungen DE 100 19 268.8 und DE 100 60 006.9.
Wird ein solcher Wärmetauscher als Kühlmittel - Kühler verwendet, ist der kleine Durchmesser
der Flachrohre relativ gering, oftmals im Bereich von weniger als 2 mm, so daß die
durch den Trennschnitt entstandenen zwei Teile, die der Lötverbindung mit den Verbindungsrändern
der Sammel - oder Umlenkkästen dienen, ebenfalls sehr kleine Flächen ausbilden, die
zu teilweise unbefriedigenden Lötverbindungen führen.
Beispielsweise aus den Fig. 4 und 6 der DE 195 43 986 A1 ist zu erkennen, daß der
große Durchmesser der umgeformten Enden der Flachrohre soweit verkleinert ist, daß
die Sammel - oder Umlenkkästen deutlich schmaler sind als der Rippen - Flachrohr -Block.
Würde der große Durchmesser nicht so stark verkleinert werden, käme es auch dort verstärkt
zu Problemen hinsichtlich der Lötverbindung. Ferner würde sich der Abstand zwischen
den Flachrohren bzw. die Höhe der dazwischen angeordneten Rippen zwangsläufig weiter
verringern, was hinsichtlich der Konstruktionsfreiheit Einschränkungen mit sich bringt.
Mithin entstehen Nachteile, insbesondere wenn in einem bestimmten Anwendungsfall die
Netztiefe, bzw. die Tiefe des Rippen - Rohr - Blocks sehr gering sein soll, beispielsweise
im Bereich von 20 bis 30 mm, weil dann die Sammel - oder Umlenkkästen so schmal sind,
daß sie zu einem unerwünscht hohen Druckverlust im Kühlmittel führen.
Die Aufgabe vorliegender Erfindung besteht darin, die vorstehenden Nachteile zu beseitigen
oder abzuschwächen.
Erfindungsgemäß ist dazu bei dem Wärmetauscher vorgesehen, daß die Enden der Flachrohre
innerhalb ihres Umformungsabschnitts zweifach abgestuft sind, wobei die eine Abstufung
mittels eines Stauch - und Aufweitvorganges und die andere Abstufung durch den Trennschnitt
und die Abbiegung mindestens eines der aufgetrennten Teile herstellbar ist.
Das Herstellungsverfahren sieht im Zusammenhang mit dem Oberbegriff des Anspruchs
5 erfindungsgemäß vor, daß die Enden der Flachrohre vor dem Auftrennen oder in einem
Arbeitsgang mit dem Auftrennen einer Stauch - und Aufweitoperation unterzogen werden,
wobei der kleine Durchmesser der Flachrohre erweitert und der große Durchmesser der
Flachrohre verkleinert wird, und daß der mindestens eine Trennschnitt innerhalb des
Umformabschnittes in den Schmalseiten der Enden der Flachrohre angebracht wird.
[0003] Die Erfindung führt zu folgenden Vorteilen. Weil die Enden der Flachrohre zunächst
umgeformt, dann aufgetrennt und danach mindestens eines der abgetrennten Teile abgebogen
wird, kann mit der maßlichen Gestaltung der Abbiegungen der Abstand zwischen den Flachrohren
und damit der Auswahlbereich für geeignete Rippen wesentlich erweitert werden.
Außerdem ergeben sich an den Enden der Flachrohre breitere Schmalseiten und damit
wird sich die Lötqualität der Schmalseiten mit den Verbindungsrändern der Sammel -
oder Umlenkkästen verbessern.
Die Erfindung gewährleistet die Verwendung der Wärmetauscher auch für Kühlmittel -
Luft - Kühler, die Flachrohre mit sehr kleinen Abmessungen ihrer kleinen Durchmesser
aufweisen, weil auch bei derartigen Wärmetauschern genügend Lötflächen erzeugt werden
können. Selbstverständlich ist die Erfindung jedoch auch beispielsweise für luftgekühlte
Ladeluftkühler mit Vorteilen anwendbar.
Insbesondere wird durch die Erfindung - durch die Kombination von Stauch - und Aufweitoperation
mit Trenn - und Abbiegevorgang - erreicht, daß auch Wärmetauscher mit geringer Tiefe
des Kühlnetzes also sehr schmale Wärmetauscher Sammel - oder Umlenkkästen aufweisen
können, die nicht schmaler sein müssen als die Tiefe des Kühlnetzes. Damit wird der
Druckabfall im Kühlmittel nicht so stark ausfallen wie beim Stand der Technik.
Insbesondere ist das deshalb erreicht worden, weil die Aufweitoperation geringer sein
kann, d. h. nicht so große Umformgrade aufweist als beim Stand der Technik, was bedeutet,
daß nicht so große Einengungen am Übergang des Umformabschnittes zum Flachrohr vorhanden
sind. Das führt zu einer deutlichen Verringerung des Druckverlustes.
Weil der Umformgrad geringer sein kann, kann auch die Tiefe des Umformabschnittes
und die Länge des Trennschnittes am jeweiligen Ende des Flachrohres vergrößert werden,
wodurch die Vielfalt konstruktiver Möglichkeiten wesentlich erweitert wird.
Letztlich ist die Anbringung des Trennschnitts, falls das in einem separaten Arbeitsschritt
erfolgen soll, einfacher geworden, weil die Schmalseiten der Flachrohrenden vorher
verbreitert wurden.
Weitere Merkmale sind Inhalt der Unteransprüche, auf die hiermit verwiesen wird.
Außerdem gehen Merkmale und Wirkungen aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen
hervor, die möglicherweise auch als wesentlich angesehen werden müssen. Dazu wird
Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen genommen.
Fig. 1 Teil -Seitenansicht des Wärmetauschers;
Fig. 2 Schnitt B - B von Fig. 1 mit Einzelheit "U";
Fig. 3 Schnitt C - C von Fig. 1 mit Einzelheit "V";
Fig. 4 Teil -Seitenansicht des Wärmetauschers ohne Sammelkasten;
Fig. 5 Schnitt A - A aus Fig. 4 mit Einzelheit "W";
Fig. 6 Perspektivische Ansicht des Endzustandes des Flachrohrendes;
Fig. 7 Perspektivische Ansicht der Vorstufe des Flachrohrendes;
Fig. 8 2. Ausführungsbeispiel in einer Teil-Seitenansicht;
Fig. 9 3. Ausführungsbeispiel in einer Teil -Seitenansicht;
Fig. 10 4. Ausführungsbeispiel;
Fig. 11 Perspektivische Ansicht einer 5. Ausführung;
Fig. 12 wie Fig. 11, zusammengebaut;
[0004] Der Rippen - Flachrohr - Block des Wärmetauschers
1 besteht aus Flachrohren
2 und dazwischen angeordneten Wellrippen
3. Die Teilansicht in der Fig. 1 zeigt lediglich einen Sammelkasten
5. Es versteht sich, daß der andere Sammelkasten
5 an den gegenüberliegenden Enden
4 der Flachrohre
2 identisch angeordnet ist. Sämtliche Teile dieses Ausführungsbeispiels bestehen aus
Aluminium und sind nach Bedarf mit Lot plattiert. Die Sammelkästen
5 sind von einfachster Gestalt, so daß ihre Herstellung sehr kostengünstig mit bekannten
Verfahren der Umformtechnik möglich ist. Jeder Sammelkasten
5 hat zwei Verbindungsränder
7, mit denen er die Schmalseiten
11 der Flachrohre
2 an den Enden
4 im Umformabschnitt
12 (Fig. 6) übergreift. Im Ausführungsbeispiel aus den Fig. 1 bis 7 sind die Enden
4 der Flachrohre
2 innerhalb ihres Umformungsabschnitts
12 an beiden Längsseiten
6 zweifach abgestuft, wobei die eine Abstufung
13 mittels eines Stauch - und Aufweitvorganges und die andere Abstufung
14 mittels eines einzigen Trennschnitts
8, durch beide Schmalseiten
11 der Flachrohre
2 und durch die Abbiegung
9 beider Teile
2a; 2b hergestellt ist. Die Breite
B der Sammelkästen
5 entspricht der Tiefe
T des Kühlnetzes, was aus der Fig. 3 zu erkennen ist und auch aus der Fig. 5 hervorgeht,
die das Kühlnetz ohne Sammelkasten
5 zeigt. Deshalb handelt es sich bei dem Wärmetauscher dieses Ausführungsbeispiels
um einen Kühlmittel - Luft - Kühler, der eine relativ geringe Tiefe
T des Kühlnetzes besitzt, die etwa 25 mm beträgt. Ferner besitzt dieser Flachrohre
2, deren kleiner Durchmesser
d weniger als 2 mm groß ist.
Die Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch Fig.1, der etwa im Bereich der ersten Abstufung
13 der Enden
4 der Flachrohre
2 angeordnet ist bzw. kurz oberhalb der Abstufung
13. Die Abstufung
13 entsteht im Ergebnis des Stauch - und Aufweitvorganges. Die Fig. 3 zeigt einen anderen
Schnitt durch Fig. 1, der kurz oberhalb der zweiten Abstufung
14 bzw. durch die Verbindungsflächen
10 verläuft, die durch die aneinander anliegenden Längsseiten
6 benachbarter Flachrohrenden
4 gebildet sind. Die Abstufung
14 entsteht im Ergebnis der Abbiegung
9 der Teile
2a und
2b.
Der Umformgrad des Stauch - und Aufweitvorganges ist deutlich geringer als bei bekannten
Wärmetauschern, d. h. der große Durchmesser
D des Flachrohres
2 ist wesentlich weniger reduziert worden und der kleine Durchmesser
d ist deutlich geringer erweitert worden. Deshalb könnte ohne Probleme der Umformabschnitt
12 auch tiefer in das Flachrohr
2 hinein reichen als es in den Fig. 6 und 7 gezeigt ist. Dadurch würden dann noch größere
Flächen für die Lötverbindung zwischen den Schmalseiten
11 und den Verbindungsrändern 7 entstehen. Das Ergebnis des beschriebenen Verfahrensschrittes
(Aufweitvorgang) ist in der Fig. 7 gezeigt. Die Abbildung zeigt ferner bereits den
in den Ausführungsbeispielen einzigen Trennschnitt
8, der mittig in den Schmalseiten
11 des Flachrohres
2 und zwar innerhalb des Umformabschnitts
12 angebracht wird. Der Trennschnitt ist deutlich kürzer als der Umformabschnitt
12. Danach werden, wie die Fig. 6 zeigt, die beiden Teile
2a und
2b abgebogen und die Abstufung
14 wird ausgebildet.
In Fig. 8 wurde der Umformungsabschnitt
12, wie auch in Fig. 7 gezeigt, symmetrisch zum Flachrohr
2 ausgebildet. Anschließend wurde, wie beschrieben, der einzige Trennschnitt
8 angebracht, wonach das Teil
2a abgebogen wurde und das Teil
2b unverformt bleibt.
Eine ähnliche Abwandlung zeigt die Fig. 10, bei der im Unterschied zur Fig. 8 der
Umformabschnitt
12 asymmetrisch zum Flachrohr
2 ausgebildet worden ist.
Die Fig. 9 zeigt ebenfalls einen asymmetrischen Umformabschnitt
12, jedoch sind dort beide Teile
2a und
2b abgebogen worden.
Die maßliche Gestaltung der Abstufungen
13, 14 und die Tiefe des Umformabschnitts
12 kann sich bei den gezeigten Varianten unterscheiden. Deshalb erschließen sich dem
Konstrukteur weitreichende Möglichkeiten der Gestaltung der Wärmetauscher. Die Abstufungen
13, 14 führen zu einem sanften Übergang für das Kühlmittel beim Eintritt in die Flachrohre
2. Deshalb tragen sie zur Senkung des Druckverlustes bei.
Die Fig. 11 und 12 betreffen eine Weiterbildung, in der die Verbindungsränder
7 der Sammelkästen
5 durch vierseitige Rahmen
15 ersetzt wurden. Der Rahmen besitzt Längs - und Querseiten
16, 17 und wird über die Enden
4 der Flachrohre
2 geschoben und an den Enden
4 in einer Lötoperation gemeinsam mit allen anderen Teilen verbunden. Diese Weiterbildung
ermöglicht die Verwendung von Sammelkästen
5 aus Kunststoff. Der Rahmen
15 hat einen U-förmigen Querschnitt, wie die Fig. 11 und 12 zeigen, der zur Aufnahme
und mechanischen Befestigung des Randes des nicht gezeigten Sammelkastens
5 dient. Dazu werden Laschen
18 umgebogen, die den Sammelkasten
5 fest und dicht im Rahmen
15 halten können.