Ganz-Metall-Wärmetauscher

Abstract

 Die Erfindung betrifft einen Ganz-Metall-Wärmetauscher, bestehend aus Flachrohren (1) mit zwei Schmal - und zwei Breitseiten (2, 3) und aus Rippen (4), die gemeinsam mit den Flachrohren einen Block bilden, sowie aus wenigstens einem Sammelkasten (6), in dem die Enden der Flachrohre münden, und mit in Abständen angeordneten Vorsprüngen (11), wobei die Abstände der Vorsprünge (11) mit den Abständen der Flachrohre (1) korrespondieren, sodass die Vorsprünge (11) im Bereich der Schmalseiten (2) in die Enden der Flachrohre (1) eingreifen. Erfindungsgemäß wird das Vorsehen bzw. Anbringen von Zusatzfunktionen an solchen Wärmetauschern dadurch erreicht, dass die Vorsprünge (11) an einem Zusatzteil (10) ausgebildet sind, das sich entlang der Wand (61) des Sammelkastens (6) erstreckt und das damit verbunden ist. Das Zusatzteil (10) kann beispielsweise als Halter ausgebildet werden.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Ganz-Metall-Wärmetauscher, bestehend aus Flachrohren mit zwei Schmal - und zwei Breitseiten und aus Rippen, die gemeinsam mit den Flachrohren einen Block bilden, sowie aus wenigstens einem Sammelkasten, in dem die Enden der Flachrohre münden, und mit in Abständen angeordneten Vorsprüngen, wobei die Abstände der Vorsprünge mit den Abständen der Flachrohre korrespondieren, sodass die Vorsprünge im Bereich der Schmalseiten in die Enden der Flachrohre eingreifen.

[0002] Der vorstehend beschriebene Wärmetauscher und ein Herstellungsverfahren wurden in der vor kurzem eingereichten europäischen Patentanmeldung mit der Anmeldenummer EP 05012589.7 gezeigt und beschrieben. Die Vorsprünge sind dort an den Längswänden der Sammelkästen oder an den Längsrändern von einzelnen Rohrböden angeordnet. Die Sammelkästen sind also zweiteilig ausgebildet, d.h. sie bestehen aus einem oberen Deckelteil und aus einem so genannten Rohrboden, der Aufnahmeöffnungen für die Rohrenden aufweist. Obwohl mit der erwähnten Anmeldung bereits eine fortschrittliche Lösung vorgeschlagen wurde, besteht Bedarf zur Weiterentwicklung. Beispielsweise ist es bei Ganz-Metall-Wärmetauschern, die aus umgeformten Blechen hergestellt werden sollen, vergleichsweise aufwendig Zubehörteile anzubringen und sicher zu befestigen.

[0003] Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Wärmetauscher zur Verfügung zu stellen, der gegenüber dem beschriebenen Stand der Technik alternative Merkmale aufweisen soll, die ebenfalls zu einem Wärmetauscher führen, der einen geringeren Raumbedarf bei vergleichsweise guten wärmetechnischen Werten erreicht.

[0004] Die erfindungsgemäße Lösung ergibt sich bei dem im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Ganz-Metall-Wärmetauscher durch den Einsatz der Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1.

[0005] Der vorgeschlagene Wärmetauscher führt zu einer Reihe von Vorteilen. Die in die Flachrohrenden sitzenden Vorsprünge, die an einem kammartig ausgebildeten Zusatzteil, wie Blechstreifen oder dgl., vorhanden sind, welches mit der Wand des Sammelkastens verbunden wird, halten die Flachrohre während des nachfolgenden Lötprozesses auf Spannung, sodass die Gefahr des so genannten "Einfallens" der Flachrohre, mit der Folge ungenügender Lötverbindungen in den Aufnahmeöffnungen, wesentlich vermindert worden ist. Die Erfindung gestattet deshalb auch den Einsatz von Flachrohren, deren Breitseiten größere Abmessungen haben können und vermeidet demnach den fertigungstechnisch aufwendigen Einsatz mehrerer Flachrohreihen in Richtung der Tiefe des Flachrohr-Rippen-Blockes. Mit anderen Worten, durch die Erfindung können Wärmetauscher in einem wesentlich breiteren Leistungsspektrum mit wesentlich geringerem Änderungsaufwand zur Verfügung gestellt werden.

[0006] Darüber hinaus werden die Vorteile des Standes der Technik beibehalten, d. h. insbesondere der Aufwand für Löt-Hilfsvorrichtungen wird deutlich reduziert, da die Streifen an den Enden Haken aufweisen, die den Zusammenhalt der montierten Einzelteile des Wärmetauschers unterstützen, indem sie über die Seitenteile greifen.

[0007] Weil sich die Flachrohre über die gesamte Tiefe des Sammelkastens erstrecken tritt so gut wie kein Raum auf, der nicht zum Zweck des Wärmetausches zur Verfügung stehen würde. Mit anderen Worten, die durchströmte Querschnittsfläche der Flachrohre steht in einem günstigen Verhältnis zur gesamten vom Sammelkasten eingenommenen Fläche, die wiederum etwa gleich der diesbezüglichen Querschnittsfläche ist, die vom gesamten Wärmetauscher eingenommen wird.

[0008] Die stirnseitigen Öffnungen des Sammelkastens werden durch an sich bekannte Seitenteile verschlossen, die über die Länge der Flachrohre hinaus verlängert sind.

[0009] Die Sammelkästen können einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein. Markant ist ein Teil, welches einen u-förmigen Querschnitt hat, wobei der Basisabschnitt mit Aufnahmeöffnungen für die Rohrenden ausgestattet ist und die beiden Schenkel die beiden Wände des Sammelkastens bilden. Sind die Wände umgeformt und zur Bildung eines Raumes zusammengeführt, liegen einteilige Sammelkästen vor. Bleiben die Wände im Wesentlichen eben, ist ein zweites Teil zur Bildung eines geschlossenen Raumes notwendig, weshalb dann zweiteilige Sammelkästen vorliegen. Die Aufnahmeöffnungen erstrecken sich minimal bis in die Wände des Sammelkastens hinein.

[0010] Die Vorsprünge sind in zweckmäßiger Weise geformt, sodass das Einführen derselben in die Enden der Flachrohre unterstützt wird.

[0011] Das Zusatzteil ist ein kammartiger Blechstreifen, der umformtechnisch leicht zu bearbeiten ist, um das Zusatzteil herzustellen. Der Begriff "Streifen" umfasst im Sinne der vorliegenden Erfindung alle möglichen körperlichen Ausbildungen, sodass deshalb allgemein von einem Zusatzteil gesprochen werden kann. Die erwähnten Vorsprünge an den Streifen bzw. Zusatzteilen können erste Vorsprünge sein, für den Fall, dass am Streifen zweite Vorsprünge vorgesehen werden. Die zweiten Vorsprünge sind dann zwischen den ersten Vorsprüngen angeordnet. Die zweiten Vorsprünge verbessern die Montage bzw. die Vorbereitung des Wärmetauschers für den folgenden Lötprozess.

[0012] Der Ganz-Metall-Wärmetauscher ist im breitesten Sinn überall mit Vorteilen einsetzbar, wo ein geringer Raumbedarf bei gleichzeitig guter Wärmetauscheffizienz vorhanden sein soll. Der Erfinder denkt daran, solche Wärmetauscher speziell als luftgekühlte Ladeluftkühler in Kraftfahrzeugen einzusetzen, ohne dabei jedoch irgendeine andere Einsatzmöglichkeit, speziell im Bereich Kraftfahrzeuge, auszuschließen.

[0013] Ein Ganz-Metall-Wärmetauscher soll ein Wärmetauscher sein, dessen in den Ansprüchen genannten Bestandteile aus Metall, vorzugsweise aus Aluminium, bestehen, unabhängig davon, ob später andere nicht aus Metall bestehende Teile, die zum System gehören könnten, an diesem Wärmetauscher befestigt werden oder nicht.

[0014] Die Erfindung wird nachfolgen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.

[0015] Die Fig. 1 zeigt eine Explosionsdarstellung des erfindungsgemäßen Wärmetauschers. Die Figuren 2 und 3 zeigen perspektivische Ansichten des fertig hergestellten Wärmetauschers. Die Figuren 4 und 5 zeigen perspektivische Ansichten eines Teils des Wärmetauschers in einer Montagesituation. Die Fig. 6 zeigt das Ende eines Flachrohres.

[0016] Sämtliche dargestellten Einzelteile des Wärmetauschers bestehen aus Metall, vorzugsweise aus Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen, welches zweckmäßig mit einer Lotschicht überzogen ist. Die Einzelteile, wie Flachrohre 1, Rippen 4, Sammelkästen 6 und Seitenteile 30 werden aus Aluminiumblechen hergestellt, wodurch jedoch nicht ausgeschlossen ist, dass beispielsweise die Flachrohre 1 auch als gezogene Rohre hergestellt werden könnten. Die Flachrohre 1 haben einen etwa rechteckigen Querschnitt, wobei jedoch die Schmalseiten 2 auch etwas nach außen gewölbt sein können. Im gezeigten Ausführungsfall befinden sich Inneneinsätze 80 (Fig. 6) in den Flachrohren 1. Die Flachrohre 1 werden dann mit den Rippen 4 gestapelt, um einen Flachrohr - Rippen - Block zu bilden. Zumindest in dem Ausführungsbeispiel, welches in den Fig. 1 - 3 gezeigt ist, wurden einteilige Sammelkästen 6 vorgesehen. In jedem Fall ist aber bevorzugt vorgesehen, dass die Sammelkästen 6 auch die Rohrböden 5 umfassen, sodass also keine klassischen Rohrböden als Einzelteil vorgesehen sind, was aus den Fig. 1, 4 und 5 entnommen werden kann. Der Sammelkasten 6 weist einen Basisabschnitt 60 auf, von dem zwei abgebogene Wände 61 des Sammelkastens 6 abgehen. Die Wände 61 sind verformt und sie können mittels einer nicht gezeigten Längsschweißnaht zur Bildung des Sammelkastens 6 verbunden sein. In dem Basisabschnitt 60 sind Aufnahmeöffnungen 62 für die Flachrohrenden vorgesehen, wobei demnach die Abstände der Flachrohre 1 mit den Abständen der Aufnahmeöffnungen 62 übereinstimmen sollten. Ein recht markantes Merkmal besteht darin, dass sich die Aufnahmeöffnungen 62 bis in die Wände 61 hinein erstrecken, d. h. sie erstrecken sich bis kurz über die Biegekante der Wände 61 am Basisabschnitt 60, was deutlich genug aus der Fig. 5 beim Bezugzeichen 62 zu erkennen ist. In den gezeigten Ausführungsbeispielen befindet sich an sämtlichen Wänden 61 der beiden Sammelkästen 6 jeweils ein Streifen 10. An den Wänden 61 des einen Sammelkastens 6 wurden die Streifen 10 mit Zusatzfunktionen, wie z.B. mit Haltefunktionen 70 für nicht dargestellte Zubehörteile ausgebildet. Das Vorsehen von Streifen 10 an sämtlichen Wänden 61 ist keine zwangsläufige Maßnahme. Vorteilhaft ist es insbesondere immer dann einen Streifen 10 vorzusehen, wenn Zusatzfunktionen 70 erfüllt werden sollen. Es spräche beim vorliegenden Ausführungsbeispiel grundsätzlich nichts dagegen, auf die schmalen Streifen 10 an den Wänden 61 des linken Sammelkastens 6, die keine Zusatzfunktionen ausüben, zu verzichten und dafür dort die Lösung aus der noch nicht veröffentlichten europäischen Patentanmeldung vorzusehen, d.h. dort wären dann die Vorsprünge 11 unmittelbar an den Wänden 61 des Sammelkastens 6 angeordnet und es wären Rohrböden als Einzelteile vorhanden, wie es in der erwähnten europäischen Anmeldung gezeigt wird.

[0017] Ein weiterer Vorteil des Streifens 10 geht aus der Fig. 3 hervor. Man kann dort erkennen, dass der Streifen 10, der mit den erwähnten Zusatzfunktionen ausgebildet ist, auch einen Beitrag zur Festigkeit des Sammelkastens 6 leisten kann. Man sieht in der Fig. 3, dass der Streifen 10 sich über einen erheblichen Teil der Wand 61 des Sammelkastens erstreckt, und er ist mit dieser Wand 61 verlötet.

[0018] Aus den Fig. 4 und 5 ist die Ausbildung des Streifens 10 bezüglich der an ihm in Abständen angeordneten Vorsprünge 11 deutlicher zu erkennen. Die Vorsprünge 11 können mit einer solchen Kontur versehen werden, dass das Hineingleiten derselben in die Flachrohre 1 erleichtert wird. Zwischen den Vorsprüngen 11, die erste Vorsprünge 11 sind, befinden sich jeweils zweite Vorsprünge 12. Wie man sieht, ist jeweils ein zweiter Vorsprung 12 zwischen zwei ersten Vorsprüngen 11 angeordnet worden. Die zweiten Vorsprünge 12 bewirken ein Gegenmoment des Streifens 10, der ansonsten, wenn sich die ersten Vorsprünge 11 in den Flachrohrenden befinden, das Bestreben haben könnte, von der Wand 61 abzustehen, was unerwünscht ist. Da die zweiten Vorsprünge 12 von außen jeweils an den Rippen 4 anliegen wird dieses verhindert, oder zumindest wird dem entgegen gewirkt.

[0019] Aus den Fig. 4 und 5 geht ferner hervor, dass es von Vorteil ist, an den Enden des Streifens 10 einen Haken 13 auszubilden, der dazu geeignet ist, das Seitenteil 30 an der äußeren Rippe 4 fest zu halten. Dadurch wird auch der Zusammenhalt des gesamten Wärmetauschers vor dem Löten unterstützt. Ferner wird auch dadurch das vorstehend erwähnte "Abstehen" des Streifens 10 von der Wand 61 unterdrückt. Außerdem kann dadurch auf die ebenfalls in der noch nicht veröffentlichten Patentanmeldung EP 05012589.7, beispielsweise dort in der Fig. 1 mit Pos. 61 und 62 gezeigten Klammern, die die Seitenteile 30 in den stirnseitigen Öffnungen 65 des Sammelkastens 6 halten sollen, verzichtet werden, was auch ein fertigungstechnischer Vorteil ist.

[0020] Die Fig. 6 zeigt rein exemplarisch das Ende eine Flachrohres 1, bestehend aus zwei Breitseiten 3 und zwei Schmalseiten 2, in dem sich zwei Vorsprünge 11 und beispielsweise auch ein Inneneinsatz 80 befinden. Die Vorsprünge 11 werden innen an den Schmalseiten 2 dicht verlötet.

[0021] Insgesamt stellt die Erfindung demnach ein innovatives Produkt zur Verfügung, welches, gemessen am Stand der Technik, nur wenig Wünsche offen lässt.

Ansprüche

1. Ganz-Metall-Wärmetauscher, bestehend aus Flachrohren (1) mit zwei Schmal - und zwei Breitseiten (2, 3) und aus Rippen (4), die gemeinsam mit den Flachrohren einen Block bilden, sowie aus wenigstens einem Sammelkasten (6), in dem die Enden der Flachrohre münden, und mit in Abständen angeordneten Vorsprüngen (11), wobei die Abstände der Vorsprünge (11) mit den Abständen der Flachrohre (1) korrespondieren, sodass die Vorsprünge (11) im Bereich der Schmalseiten (2) in die Enden der Flachrohre (1) eingreifen,
dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (11) an einem Zusatzteil (10), ausgebildet sind, das sich entlang der Wand (61) des Sammelkastens (6) erstreckt und das damit verbunden ist.

2. Ganz-Metall-Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammelkasten (6) zwei an einem Basisabschnitt (60) abgebogene Wände (61) aufweist, welcher mit Aufnahmeöffnungen (62) für die Rohrenden ausgebildet ist.

3. Ganz-Metall-Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeöffnungen (62) bis in die Wände (61) des Sammelkastens (6) hineintreten.

4. Ganz-Metall-Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzteil (10) von außen etwa flach an der Wand (61) des Sammelkastens (6) anliegt.

5. Ganz-Metall-Wärmetauscher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzteil (10) mit weiteren Funktionen ausgestattet ist, beispielsweise mit Haltefunktionen für Zubehörteile o. Ä..

6. Ganz-Metall-Wärmetauscher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzteil (10) mit einer Kontur versehen sein kann, die der Kontur der Wand (61) des Sammelkastens entspricht.

7. Ganz-Metall-Wärmetauscher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (11) erste Vorsprünge (11) sind, wobei das Zusatzteil (10) zwischen den ersten Vorsprüngen (11) zweite Vorsprünge (12) aufweist.

8. Ganz-Metall-Wärmetauscher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammelkasten (6) stirnseitige Öffnungen (65) aufweist.

9. Ganz-Metall-Wärmetauscher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher an sich bekannte Seitenteile (30) aufweist, die sich über die Länge der Flachrohre (1) erstrecken und die die stirnseitigen Öffnungen (65) der Sammelkästen (6) verschließen.

10. Ganz-Metall-Wärmetauscher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzteil (10) am Ende mit einem Haken (13) oder dergleichen ausgebildet ist, geeignet dazu, ein Seitenteil 30 des Wärmetauschers zu fixieren.

11. Ganz-Metall-Wärmetauscher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (11) so geformt sind, beispielsweise konisch, dass das Einführen derselben in die Enden der Flachrohre (1) unterstützt wird.

12. Ganz-Metall-Wärmetauscher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher vorzugsweise als luftgekühlter Ladeluftkühler einsetzbar ist.

Zeichnung