[0001] Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere einen Ölkühler für Kraftfahrzeuge,
bestehend aus mehreren, von einem ersten Wärmetauschmittel durchströmten Flachrohrabschnitten,
die beidseitig durch Flachquetschen und/oder durch einen flachgequetschten Stehfalz
geschlossen sind und unter Zwischenschaltung von lamellenartigen und vom zweiten Wärmetauschmedium
angeströmten Rippen parallel aneinanderliegen.
[0002] Wärmetauscher dieser Art sind bekannt (DE-GM 89 03 873). Der Wärmetauscher dieser
bekannten Art wird dadurch hergestellt, daß ein Flachrohr zick-zack-förmig oder serpentinenartig
so gebogen wird, daß die zwischen den Biegestellen verlaufenden Flachrohrabschnitte
parallel zueinander liegen. Die Abdichtung der Flachrohrabschnitte, die durch quer
verlaufende Bohrungen mit Anschlußstutzen für das Wärmetauschmedium versehen werden,
wird durch das Flachquetschen der Rohrwandungen an den Biegestellen einerseits und
an den beiden zunächst offenen Enden des Rohres durch einen flachgequetschten Stehfalz
erreicht. Die Abdichtung solcher Stehfalze macht gewisse Schwierigkeiten, auch wenn
eine Verlötung vorgenommen wird.
[0003] Es ist auch bekannt, Wärmetauscher durch mehrere einzelne stapelartig aufeinander
angeordnete Flachrohre zu bilden (EP 106 479 A1), deren Enden durch zusätzlich aufgesetzte
Endstücke abgedichtet werden, die mehrere jeweils parallel zueinander und auf den
Abstand der Flachrohre abgestimmte Auswölbungen in der Form von Kappen besitzen, zwischen
die die offenen Endbereiche der Flachrohre hereingeschoben und dann verlötet werden.
Solchermaßen hergestellte Wärmetauscher sind verhältnismäßig aufwendig.
[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher der eingangs genannten
Art so auszubilden, daß der endseitige Abschluß der Flachrohre ohne großen Aufwand,
aber so vorgenommen wird, daß die Dichtheit in jedem Fall gewährleistet ist.
[0005] Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Wärmetauscher der eingangs genannten Art
vorgesehen, die an den Rohrenden angeordneten Stehfalze mit einer in Längsrichtung
des Falzes verlaufenden Wellenkontur zu versehen. Dies kann in einfacher Weise nach
dem Umfalzen durch ein entsprechendes Preßwerkzeug geschehen, das den Stehfalz zu
einer Wellenkontur drückt. Diese Ausgestaltung ergibt zum einen einen sehr stabilen
Abschlußfalz. Sie gewährleistet auch wegen des in sich stabilen Falzes dessen Dichtheit,
und zwar auch dann, wenn der Wärmetauscher im Betrieb, wie das beim Einsatz für Ölkühler
für Kraftfahrzeuge der Fall ist, relativ starken mechanischen Belastungen ausgesetzt
wird.
[0006] Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Merkmale des Anspruches 2 bringen in Verbindung mit der Falzausbildung nach Anspruch
1 den Vorteil, daß das aufwendige Biegen eines Flachrohres entfallen kann, ohne daß
jedoch der Herstellungsaufwand durch zusätzlich angesetzte Endkappen zu groß wird
oder die Gefahr des Undichtwerdens der Flachrohre besteht. Die Merkmale des Anspruches
3 erlauben die Herstellung eines einfach aufgebauten Preßwerkzeuges.
[0007] Die Ausgestaltung nach den Ansprüchen 4 bis 6 bringt den Vorteil mit sich, daß im
Bereich der Öffnungen, die zum Verbinden der Flachrohre untereinander dienen, keine
Verformungen oder Verwerfungen auftreten. Die Merkmale des Anspruches 7 gewährleisten
einen besonders dichten Falz und die Merkmale des Unteranspruches 8 umreißen vorteilhafte
Möglichkeiten, die Lage des Falzes im Hinblick auf das Flachrohr anzuordnen.
[0008] In der Zeichnung ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen dargestellt und
wird im folgenden erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine schematische und perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers,
der aus mehreren stapelartig übereinander angeordneten Flachrohrstücken besteht,
- Fig. 2
- die vergrößerte Teilansicht des mit einem Falz verschlossenen Stirnendes eines der
Flachrohre des Wärmetauschers der Fig. 1 in Richtung des Pfeiles II gesehen,
- Fig. 3
- den Schnitt längs der Linie III in Fig. 2,
- Fig. 4
- den Schnitt längs der Linie IV in Fig. 2,
- Fig. 5
- eine Darstellung ähnlich Fig. 2, jedoch bei einer anderen Ausführungsform des Stehfalzes,
- Fig. 6
- den Schnitt längs der Linie VI durch Fig. 5,
- Fig. 7
- eine Darstellung ähnlich Fig. 2, jedoch bei einer anderen Variante des Stehfalzes,
- Fig. 8
- den Schnitt längs der Linie VIII in Fig. 7,
- Fig. 9
- die Darstellung einer weiteren Variante des Stehfalzes ähnlich Fig. 2 und
- Fig. 10
- den Schnitt durch den Falz der Ausführungsform der Fig. 9 längs der Linie X.
[0009] In der Fig. 1 ist schematisch ein Wärmetauscher in seinem grundsätzlichen Aufbau
angedeutet, der für den Ölkühler eines Kraftfahrzeuges verwendet werden soll. Der
Wärmetauscher (1) der Fig. 1 besteht aus mehreren Flachrohren (2) bestimmter Länge,
die mit ihren größeren Flächen parallel zueinander angeordnet sind und im fertigen
Zustand jeweils unter Zwischenfügung von lamellenartigen Rippenblechen (3) aufeinandergestapelt
sind. Jedes der Flachrohre (2) ist im Bereich seiner Enden mit je einer Öffnung (4)
versehen, durch die, wie mit dem Pfeil (5) angedeutet ist, eines der Wärmetauschmedien,
beispielsweise das zu kühlende Öl, über nicht gezeigte Anschlußstutzen in das Innere
des Flachrohres (2) geführt werden kann, das in bekannter Weise ebenfalls mit eingelegten
Turbulenzblechen (6) ausgefüllt ist. Die Öffnungen (4) jedes Flachrohres (2) stehen
auch untereinander über Zwischenhülsen in Verbindung, so daß ein Wärmetauschmedium
im Sinn des Pfeiles (5) in alle Flachrohre eintreten und diese durch einen und die
gegenüberliegenden Öffnungen (4) untereinander verbindenden Austrittsstutzen wieder
verlassen kann. Durch das Aufeinanderstapeln der Flachrohre (2) und der dazwischen
liegenden Rippenbleche (3) wird ein sogenannter Rippenrohrblock gebildet, der in bekannter
Weise im Sinn des Pfeiles (7) quer zu den Flachrohren (2) mit dem zweiten Wärmetauschmedium,
beispielsweise mit Kühlluft angeströmt werden kann.
[0010] Jedes der Flachrohre (2) besteht aus einem Rohrstück, das zunächst an beiden Enden
offen ist. Die Abdichtung der Enden erfolgt dadurch, daß die Wandungen der Flachrohre
(2) jeweils zu einem Stehfalz (8) zusammengedrückt und umgefalzt werden, der, wie
insbesondere aus Fig. 2 zu entnehmen ist, eine wellenartige Kontur aufweist. Dies
kann in einfacher Weise beispielsweise dadurch erreicht werden, daß zunächst nach
Fig. 3 die obere Wand (9) des Flachrohres (2) im Endbereich (9a) nach unten bis etwa
in die Ebene der unteren Wand (10) durch ein Werkzeug gedrückt wird, in welches das
Flachrohr eingelegt wird. Dadurch liegen die Teile (10b und 9b) der Wandungen (10
und 9) zunächst parallel aufeinander. Sie werden dann zu dem Stehfalz (11) umgefaltet,
der zunächst noch flach ist, aber die vierfache Stärke der Dicke der Wandungen (9
und 10) aufweist. Der Stehfalz (11) wird dann in einem Drückwerkzeug, das die Wellenkontur
der Darstellung der Fig. 2 aufweist, so zusammengedrückt, daß er die aus Fig. 2 ersichtliche
etwa sinusförmige Wellenkontur erreicht, die nach unten gerichtete Scheitel (11'')
und nach oben gerichtete Scheitel (11') aufweist. Da die Wellenkontur gleichmäßig
ist, sind alle Scheitel (11' und 11'') über die gesamte Länge des Stehfalzes (11)
gesehen, jeweils im gleichen Abstand zueinander angeordnet. Auch die Höhe (a), die
der so gebildete Stehfalz (11) einnimmt, ist über die Breite (b) (Fig. 1) jedes Flachrohres
(2) gleich groß. In der Fig. 2 und 3 ist die Ausgestaltung dabei so vorgenommen worden,
daß die Mittellinie (12) des sinusartigen Verlaufes des Stehfalzes (11) in etwa mit
der Mittellängsebene (13) der Flachrohre (2) zusammenfällt.
[0011] Möglich ist es auch, die Abstände der Scheitel (11') (die Teilung) und die Höhe (a)
der Wellungen (die Amplitude) im mittleren Bereich des Falzes (11) kleiner als in
den Außenbereichen zu wählen. Man kann dadurch vermeiden, daß beim Zusammenquetschen
des Falzes (11) in diesem mittleren Bereich, der an der Stirnseite der Flachrohre
(2) vor den Öffnungen (4) liegt, zu viel Material in den Falz hereingezogen wird.
Der Bereich der Öffnung (4), über die jedes Flachrohr mit einem benachbarten verbunden
wird, unterliegt daher weniger der Gefahr, daß er verformt oder verworfen wird. Der
Anschluß von Verbindungsstutzen zu benachbarten Rohren kann daher nicht beeinträchtigt
werden.
[0012] Die Fig. 5 bis 10 zeigen Abweichungen von einer solchen Auslegung.
[0013] So ist die Ausgestaltung bei der Ausführungsform nach den Fig. 5 und 6 so vorgenommen,
daß der Stehfalz (11), dessen Kontur im übrigen jener der Fig. 2 bis 4 entspricht,
im Bezug zur Mittellängsebene (13) jedes Flachrohres (2) so angeordnet ist, daß jeweils
die Scheitel (11') von der Mittellängsebene (13) tangiert werden. Dadurch ragen die
Scheitel (11'') deutlich über die untere Wand (10) nach unten. Der dadurch entstehende
Falz (11) wird, da er schräg nach unten gezogen ist, wie Fig. 6 zeigt, sehr stabil.
Die einzelnen Schichten der übereinander gefalzten Wandungsteile (9b, 10b) liegen
in allen Bereichen aneinander an. Diese Bauart kann auch dazu ausgenützt werden, daß
der Stehfalz (11) zur Axialführung der Rippenbleche (3) dient.
[0014] Die Ausführungsform der Fig. 7 und 8 sieht vor, daß die Mittellinie (12) des sinusförmigen
Verlaufes des Stehfalzes (11) in etwa mit der Ebene der unteren Wand (10) zusammenfällt.
Dadurch ergibt sich die aus Fig. 8 ersichtliche Falzform. Die Ausführungsform der
Fig. 9 und 10 wiederum sieht vor, daß der Stehfalz (11) noch weiter zur Mitte hin,
aber noch nicht so weit wie in den Fig. 2 und 3 verschoben ist. Hier liegt die Mittellinie
(12) des sinusförmigen Verlaufes des Stehfalzes (11) etwas oberhalb der Innenfläche
der unteren Wand (10). Alle gezeigten Ausführungsformen weisen den Vorteil eines sehr
stabilen gewellten Stehfalzes (11) auf, der, wie jeweils den Schnittzeichnungen der
Fig. 3, 4, 6, 8 und 10 entnommen werden kann, auch sehr lange und gegeneinander gebogene
Dichtflächen aufweist, die eine gute und dauerhafte Abdichtung der Flachrohre (2)
ermöglichen, insbesondere wenn anschließend noch eine Verlötung vorgenommen wird.
1. Wärmetauscher, insbesondere Ölkühler für Kraftfahrzeuge, bestehend aus mehreren, von
einem ersten Wärmetauschmittel durchströmten Flachrohrabschnitten (2), die beidseitig
durch Flachquetschen und/oder durch einen flachgequetschten Stehfalz geschlossen sind
und unter Zwischenschaltung von lamellenartigen und vom zweiten Wärmetauschmedium
angeströmten Rippen (3) parallel aneinanderliegen, dadurch gekennzeichnet, daß die
an den Rohrenden vorgesehenen Falzränder (8) eine in Längsrichtung des Falzes (11)
verlaufende Wellenkontur (11', 11'') aufweisen.
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Flachrohrabschnitt
aus einem beidseitig durch einen Falz (11) geschlossenen Flachrohr (2) besteht.
3. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenkontur sinusförmig
verläuft und mit Scheiteln (11', 11'') versehen ist, die in gleichem Abstand zueinander
angeordnet und gleiche Amplitude aufweisen.
4. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenkontur in Längsrichtung
des Falzes (11) ungleiche Teilung und/oder Amplitude aufweist.
5. Wärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilung im mittleren
Bereich des Falzes (11) kleiner als in den Außenbereichen ist.
6. Wärmetauscher nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude
(a) der Wellenkontur im mittleren Bereich des Falzes (11) kleiner als in den Außenbereichen
ist.
7. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Falz (11) die vierfache
Wandstärke des Flachrohres (2) aufweist.
8. Wärmetauscher nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittellinie (12)
des sinusförmigen Verlaufes etwa in der Längsmittelebene (13) des zugeordneten Flachrohres
(2) ausgerichtet oder nach einer Seite verlagert ist.