[0001] Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager für ein Kraftfahrzeug mit einem Rippen/Rohrblock,
dessen Flachrohre auf gegenüberliegenden Seiten mit derart aufgeweiteten Rohrenden
versehen sind, daß quer verlaufende, einander benachbarte Wandungsabschnitte der Rohrenden
flächig aneinanderliegen und die Rohrenden in einer Reihe miteinander fluchten, wobei
auf die Rohrenden auf beiden Seiten jeweils ein Strömungskasten bündig abschließend
mit entsprechenden längsverlaufenden Wandungsabschnitten der Rohrenden aufgesetzt
ist, sowie eine Wärmeübertrageranordnung für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens zwei
in Durchströmungsrichtung hintereinander angeordneten Wärmeübertragern.
[0002] In der nicht vorveröffentlichten DE 195 43 986.4 ist ein Wärmeübertrager beschrieben,
der einen Rippen/Rohrblock mit Flachrohren aufweist, deren Rohrenden zu jeweils rechteckigen
Querschnitten aufgeweitet sind. Die Rohrenden sind derart aufgeweitet, daß diese mit
ihren quer zur Längsrichtung von aufgesetzten Strömungskästen verlaufenden Wandungsabschnitten
flächig aneinanderliegen, und daß die jeweils seitlichen, längsverlaufenden Wandungsabschnitte
der Rohrenden miteinander fluchten und bündig mit den entsprechenden Wandungsbereichen
der aufgesetzten Strömungskästen abschließen. Durch Verlötung der aneinanderschließenden
Wandungsabschnitte und Wandungsbereiche wird die Abdichtung der Strömungskästen erreicht.
Die Strömungskästen dienen als Sammel- oder Verteilerkästen. Die nicht vorveröffentlichte
Patentanmeldung offenbart außerdem eine Wärmeübertrageranordnung mit zwei Wärmeübertragern,
von denen der eine als Fahrzeugkühler und der andere als Kondensator ausgebildet ist.
Diese beiden Wärmeübertrager sind in Durchströmungsrichtung der Luft unmittelbar hintereinander
angeordnet und sind durch entsprechende Verbindungsmittel im Bereich der jeweiligen
Stromungskästen miteinander verbunden.
[0003] Aufgabe der Erfindung ist es, einen Wärmeübertrager sowie eine Wärmeübertrageranordnung
der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine funktionssichere Herstellung sowie
einen einfachen und platzsparenden Aufbau ermöglichen.
[0004] Für den Wärmeübertrager wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die einander benachbarten,
querverlaufenden Wandungsabschnitte der Rohrenden formschlüssig aneinanderliegen.
Dadurch ist es möglich, bereits bei der Vormontage des Wärmeübertragers, d.h. vor
der Verlötung der einzelnen Bauteile, eine exakte Ausrichtung und Fixierung der Rohrenden
aneinander zu erzielen. Toleranzen durch einen seitlichen Versatz einzelner Rohrenden
können vermieden werden. Durch die formschlüssige Anlage der Wandungsabschnitte aneinander
ergibt sich zudem eine vergrößerte Anlagefläche, die eine erhöhte Sicherheit der Lötverbindung
zur Folge hat.
[0005] In Ausgestaltung der Erfindung liegen die den Strömungskästen zugewandten, längsverlaufenden
Wandungsabschnitte der Rohrenden formschlüssig an korrespondierenden Wandungsbereichen
der Strömungskästen an. Dadurch wird die Vormontage des Wärmeübertragers weiter verbessert,
da auch die Strömungskästen - auf ihre Längsrichtung bezogen - exakt positioniert
auf die Rohrenden aufgesetzt werden und in Längsrichtung durch den Formschluß fixiert
gehalten werden können. Zudem gewährleistet die formschlüssige Anlage einen vergrößerten
Anlageflächenbereich, der die Dichtheit und die Sicherheit der späteren Lötverbindung
zwischen den Strömungskästen und den Rohrenden weiter verbessert.
[0006] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Ecken der aufgeweiteten Rohrenden
mit Radien zwischen 0 und 2 mm versehen. Dabei weisen die aufgeweiteten Rohrenden
vorzugsweise eine rechteckige Form auf, die gemäß den zuvor beschriebenen Ausgestaltungen
zusätzlich mit entsprechend verformten Wandungsabschnitten versehen sein können. Die
bevorzugten Radien gewährleisten, daß zwischen den benachbarten Rohrenden auch im
Bereich der Außenseiten lediglich äußerst schmale Spalte verbleiben, die vollständig
durch das Lot beim Lötvorgang aufgefüllt werden können, so daß die dichte Lötverbindung
untereinander und insbesondere zu den seitlichen Wandungsbereichen der Strömungskästen
gewährleistet ist.
[0007] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Rohrenden jeweils asymmetrisch zu
Mittellängsebenen der zugeordneten Flachrohre aufgeweitet. Dadurch ist es möglich,
spezielle Anordnungen der Bauteile des Wärmeübertragers zu verwirklichen, ohne die
sichere Funktion des Wärmeübertragers zu beeinflussen.
[0008] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung entspricht der Umfang der Aufweitung jedes
Rohrendes dem Umfang des zugeordneten Flachrohres zuzüglich oder abzüglich 30%. Die
negative Relation zwischen dem Umfang jedes Flachrohres und dem Umfang des zugeordneten,
aufgeweiteten Rohrendes ergibt sich insbesondere durch eine abschnittsweise doppelwandige
Faltung der Wandung der Rohrenden.
[0009] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weisen die den benachbarten Rohrenden zugewandten
querseitigen Wandungsabschnitte eine Höhe zwischen 0,3 und 2 mal einem Teilungsabstand
der Flachrohre, nämlich 0,3T ≤ H
1 ≤ 2T, auf. Dieser bevorzugte Dimensionierungsbereich ermöglicht eine sichere dichte
Verbindung zwischen den Rohrenden sowie eine ausreichende Stabilität des gesamten
Rippen/Rohrblockes.
[0010] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Flachrohre relativ zur Symmetrieachse
der aufgeweiteten Rohrenden schräg verlaufend ausgerichtet. Auch durch diese Ausgestaltung
ist eine spezielle Anordnung des Wärmeübertragers in einem Kraftfahrzeug möglich,
wobei insbesondere eine schräge Anordnung des Wärmeübertragers innerhalb eines Motorraumes
des Kraftfahrzeugs - auf die normale Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs bezogen - vorteilhaft
ist.
[0011] Für die Wärmeübertrageranordnung wird die erfindungsgemäße Aufgabe dadurch gelöst,
daß den wenigstens zwei Wärmeübertragern auf gegenüberliegenden Seiten jeweils ein
gemeinsames Seitenteil zugeordnet ist. Durch die gemeinsamen Seitenteile wird zum
einen eine einfache und sichere Verbindung der Wärmeübertrager relativ zueinander
und zum anderen eine exakte Positionierung relativ zueinander erreicht. Darüber hinaus
ergibt sich eine vereinfachte Montage und Herstellung für die Wärmeübertrageranordnung
mit einer reduzierten Anzahl von Bauteilen.
[0012] In Ausgestaltung der Erfindung sind die Strömungskästen von wenigstens einem Wärmeübertrager
in ihren Seitenbereichen offen gestaltet, und die gegenüberliegenden Seitenteile sind
jeweils mit wenigstens einem korrespondierenden Abschlußabschnitt versehen, die in
die jeweiligen Seitenbereiche der Strömungskästen hineinragen und diese dicht abschließen.
Dadurch ist es möglich, die Strömungskästen einfach zu gestalten, da diese als einfache
U-Profile tiefgezogen werden können.
[0013] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weisen die wenigstens zwei Wärmeübertrager
gemeinsame, sich über die Gesamttiefe des Rippen/Rohrblockes erstreckende Rippen auf.
Dadurch wird ein vereinfachter Aufbau der Wärmeübertrageranordnung erzielt, da die
Anzahl der Bauteile reduziert ist und die Rippen direkt die Verbindung der Wärmeübertrager
untereinander herstellen.
[0014] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Strömungskästen der wenigstens zwei
Wärmeübertrager mit Anschlußstutzen versehen, die parallel zueinander und gleichsinnig
gekrümmt ausgerichtet sind. Dadurch ist eine strömungsgünstige Anordnung der Anschlußstutzen
gegeben, die zudem auch platzsparend wirkt.
[0015] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind zwischen den Rohren und/oder den Strömungskästen
Isolationsspalte angeordnet. Diese Isolationsspalte dienen zur thermischen Isolierung
der benachbarten Wärmeübertrager gegeneinander, wobei die Isolationsspalte die Rohre
jeweils vorzugsweise über ihre gesamte Länge bis zu den jeweiligen Strömungskästen
voneinander trennen. Diese Ausgestaltung erfaßt jedoch auch Isolationsspalte, die
lediglich abschnittsweise zwischen den benachbarten Rohren und/oder Strömungskästen
vorgesehen sind. Die Isolationsspalte weisen bevorzugte Breiten zwischen 1 und 10
mm auf.
[0016] Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie
aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung,
die anhand der Zeichnungen dargestellt sind.
- Fig. 1
- zeigt eine Frontansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wärmeübertrageranordnung,
die aus drei unterschiedlichen Wärmeübertragern zusammengesetzt ist,
- Fig. 2
- eine Seitenansicht der Wärmeübertrageranordnung nach Fig. 1,
- Fig. 3
- ein gemeinsames Seitenteil für die Wärmeübertrageranordnung nach den Fig. 1 und 2,
- Fig. 4
- eine Ansicht des Seitenteiles nach Fig. 3 in Richtung des Pfeiles IV in Fig. 3,
- Fig. 5
- einen Schnitt durch die Wärmeübertrageranordnung nach den Fig. 1 und 2 entlang der
Schnittlinie V-V in Fig. 2,
- Fig. 6
- einen Schnitt durch eine weitere Wärmeübertrageranordnung nach Fig. 7 entlang der
Schnittlinie VI-VI in Fig. 7,
- Fig. 7
- eine Seitenansicht der weiteren Wärmeübertrageranordnung, die zwei unterschiedliche
Wärmeübertrager mit einem gemeinsamen Seitenteil aufweist,
- Fig. 8
- einen Längsschnitt durch die Wärmeübertrageranordnung nach Fig. 7,
- Fig. 9
- schematisch einen Querschnitt auf Höhe eine Rippen/Rohrblockes durch eine Wärmeübertrageranordnung
ähnlich den Fig. 7 und 8,
- Fig. 10
- einen weiteren schematischen Querschnitt durch eine Wärmeübertrageranordnung ähnlich
den Fig. 1, 2 und 5 im Bereich eines gemeinsamen Rippen/Rohrblockes,
- Fig. 11
- einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wärmeübertrageranordnung
mit drei unterschiedlichen Wärmeübertragern, die strömungsgünstig und symmetrisch
angeordnete Anschlußstutzen aufweisen,
- Fig. 12
- schematisch einen Ausschnitt eines Rippen/Rohrblockes im Bereich aufgeweiteter Rohrenden,
- Fig. 13
- einen weiteren Ausschnitt eines Rippen/Rohrblockes ähnlich Fig. 12 mit asymmetrisch
aufgeweiteten Rohrenden,
- Fig. 14
- einen Ausschnitt eines Flachrohres gemäß Fig. 12 im Bereich seines aufgeweiteten Rohrendes,
- Fig. 15
- schematisch einen Schnitt durch einen als Strömungskasten dienenden Wasserkasten,
der auf aufgeweitete Rohrenden von Flachrohren aufgesetzt ist,
- Fig. 16
- eine Draufsicht auf das Flachrohr nach Fig. 14 in Richtung des Pfeiles XVI in Fig.
14,
- Fig. 16a
- einen vergrößerten Ausschnitt des Flachrohres nach Fig. 16 in dem Bereich XVIa in
Fig. 16,
- Fig. 17
- eine weitere Draufsicht in Fig. 16, jedoch auf ein asymmetrisch aufgeweitetes Flachrohr,
- Fig. 18
- einen Schnitt durch das Flachrohr gemäß Fig. 14 entlang der Schnittlinie XVIII in
Fig. 14,
- Fig. 19
- einen Schnitt durch ein weiteres Flachrohr ähnlich Fig. 18,
- Fig. 20
- einen Schnitt durch das Flachrohr nach Fig. 14 im Bereich seines aufgeweiteten Rohrendes
entlang der Schnittlinie XX-XX in Fig. 14,
- Fig. 21
- schematisch eine Draufsicht auf aufgeweitete Rohrenden eines Rippen/Rohrblockes,
- Fig. 22
- schematisch aufgeweitete Rohrenden eines weiteren Rippen/Rohrblockes ähnlich Fig.
21,
- Fig. 23
- schematisch eine Draufsicht auf aufgeweitete Rohrenden eines weiteren Rippen/Rohrblockes
ähnlich Fig. 21,
- Fig. 24
- schematisch einen Querschnitt durch einen Wärmeübertrager im Bereich aufgeweiteter
Rohrenden und eines aufgesetzten Strömungskastens,
- Fig. 25
- schematisch eine Darstellung ähnlich Fig. 24, wobei die formschlüssige Fixierung des
Strömungskastens auf den aufgeweiteten Rohrenden anders gestaltet ist,
- Fig. 26
- schematisch aufgeweitete Rohrenden eines weiteren Rippen/Rohrblockes ähnlich den Fig.
21 bis 23, und
- Fig. 27
- schematisch eine Draufsicht auf einen Rippen/Rohrblock mit aufgeweiteten Rohrenden
und schräggestellten Flachrohren.
[0017] Eine Wärmeübertrageranordnung 1 für ein Kraftfahrzeug gemäß den Fig. 1 bis 5 weist
einen ersten Wärmeübertrager in Form eines Wasser/Luft-Kühlers, einen zweiten Wärmeübertrager
in Form eines Ladeluftkühlers sowie einen dritten Wärmeübertrager in Form eines Kondensators
auf. Die drei Wärmeübertrager sind parallel zueinander quer zur Fahrzeuglängsrichtung
in einem Motorraum des Kraftfahrzeugs angeordnet, so daß sie in Durchströmungsrichtung
des Fahrtwindes bei normaler Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs hintereinander angeordnet
sind. Der Wasser/Luft-Kühler weist einen in Fig. 1 oberen, als Strömungskasten dienenden
Wasserkasten 2 sowie einen unteren Wasserkasten 5 auf, wobei am unteren Wasserkasten
5 zwei Anschlußstutzen 9 und 10 für den Anschluß des Wasser/Luft-Kühlers an den entsprechenden
Kühlwasserkreislauf angeordnet sind. Zwischen den beiden Wasserkästen 2 und 5 erstreckt
sich ein Rippen/Rohrblock 4, dessen Aufbau und dessen Verbindung mit den Wasserkästen
2 und 5 nachfolgend noch näher beschrieben werden wird. Hinter dem Wasser/Luft-Kühler
ist der Ladeluftkühler angeordnet, der einen als Strömungskasten dienenden oberen
Luftkasten 3 sowie einen entsprechenden unteren Luftkasten 6 aufweist Zwischen den
beiden Luftkästen 3 und 6 ist analog zum Wasser/Luft-Kühler ein nicht näher dargestellter
Rippen/Rohrblock vorgesehen, dessen Aufbau und dessen Verbindung mit den Luftkästen
3 und 6 dem entsprechenden Aufbau des Wasser/Luft-Kühlers entspricht. Hinter dem Ladeluftkühler
ist der Kondensator positioniert, der einen oberen Strömungskasten 13 sowie einen
unteren Strömungskasten 14 und einen zwischen diesen Strömungskästen 13, 14 verlaufenden
und nicht näher bezeichneten Rippen/Rohrblock aufweist. Jeder Strömungskasten 13,
14 wird durch zwei zu einem runden Hohlkammerprofil zusammengesetzte Halbschalen gebildet,
wobei jeweils eine Halbschale einen Boden des jeweiligen Strömungskastens 13, 14 darstellt
und mit Einzügen zur dichten Anbindung an Rohrenden der Flachrohre versehen ist. Seitlich
sind die Strömungskästen 13, 14 jeweils durch einen Deckeleinsatz dicht verschlossen.
[0018] Sowohl der Rippen/Rohrblock des Ladeluftkühlers als auch der Rippen/Rohrblock des
Wasser/Luft-Kühlers sind aus einer Vielzahl von zueinander parallelen Flachrohren
sowie zwischen diesen angeordneten Wellrippen zusammengesetzt. Die gegenüberliegenden
Rohrenden der Flachrohre sind jeweils rechteckig aufgeweitet, so daß die Rohrenden
gemäß Fig. 1 in jeweils einer Reihe mit ihren in Längsrichtung der Strömungskästen
gesehen querverlaufenden Wandungsabschnitten flächig und dicht aneinanderliegen. Die
längsverlaufenden Wandungsabschnitte der aufgeweiteten Rohrenden verlaufen jeweils
in einer Flucht zueinander. An diesen längsverlaufenden Wandungsabschnitten der Rohrenden,
die jeweils die Außenseiten des Rippen/Rohrblockes bilden, liegen korrespondierende,
längsverlaufende Wandungsbereiche der Strömungskästen flächig und bündig abschließend
an. Die aufgeweiteten Rohrenden bilden somit direkt die

Böden" der Strömungskästen, so daß das zusätzliche Vorsehen von Böden im Bereich der
Strömungskästen vermieden wird. Der beschriebene Aufbau der Wärmeübertrager entspricht
der Gestaltung der Rohrenden und dem Aufsetzen der Strömungskästen, wie es in der
nicht vorveröffentlichten DE 195 43 986.4 beschrieben ist.
[0019] Die Strömungskästen sowohl des Ladeluftkühlers als auch des Wasser/Luft-Kühlers sind
an ihren gegenüberliegenden Seitenbereichen jeweils offen gestaltet. Den seitlichen
Abschluß dieser Seitenbereiche der Strömungskästen übernimmt jeweils ein Abschlußabschnitt
15, 16, 18, 19 eines Seitenteiles 11, 12, das sich einstückig über die gesamte Tiefe
der Wärmeübertrageranordnung und damit über alle drei Wärmeübertrager erstreckt. Die
beiden Seitenteile 11, 12 begrenzen die Rippen/Rohrblöcke des Wasser/Luft-Kühlers,
des Ladeluftkühlers und des Kondensators auf gegenüberliegenden Seiten. Die Abschlußabschnitte
15, 16, 18, 19 jedes Seitenteiles 11, 12 ragen in Verlängerung der Seitenteile jeweils
in die Seitenbereiche der Strömungskästen hinein ab, wobei die Außenkonturen der Abschlußabschnitte
15, 16, 18, 19 jeweils exakt an die Innenkonturen der Seitenbereiche der Strömungskästen
angepaßt sind, so daß sich eine umlaufend dichte Anlage der Abschlußabschnitte 15,
16, 18, 19 an den entsprechenden Innenwandungen der Strömungskästen ergibt.
[0020] Zur Stabilisierung der Abschlußabschnitte 15, 16, 18, 19 sowie zur Vergrößerung der
flächigen, umlaufenden Anlage der Abschlußabschnitte 15, 16, 18, 19 an den jeweiligen
Innenwandungen der Strömungskästen weisen diese in ihrem Randbereich jeweils einen
längs der Wandungen der Strömungskästen verlaufenden Anlagesteg auf, der rechtwinklig
zu der Fläche des jeweiligen Seitenteils 11, 12 und damit parallel zu den Innenwandungen
des jeweiligen Strömungskastens abragt. Im Bereich der Strömungskästen 13, 14 des
Kondenstators weisen die Seitenteile 11, 12 lediglich einen Anlageabschnitt 17 auf,
der sich an einer Unterkante der jeweiligen Halbschale der Strömungskästen 13, 14
abstützt und somit keine seitliche Dichtfunktion übernimmt. Wie bereits beschrieben,
werden die seitlichen Dichtfunktionen der Strömungskästen 13, 14 durch entsprechende
seitliche Schließdeckel erfüllt, die in die Hohlkammerprofile der Strömungskästen
13, 14 dicht eingesetzt sind. Die beiden Seitenteile 11, 12 werden für die Montage
der Wärmeübertrageranordnung von gegenüberliegenden Seiten her an die Rippen/Rohrblöcke
angesetzt und gleichzeitig mit ihren Abschlußabschnitten 15, 16, 18, 19 axial - auf
die Längsrichtung der Strömungskästen bezogen - in die Strömungskästen eingesetzte
Durch eine Spannvorrichtung wie Spannbänder oder ähnliches wird die gesamte Wärmeübertrageranordnung
einschließlich der Seitenteile 11, 12 in Querrichtung der Rippen/Rohrblöcke auf Druck
belastet und anschließend in einem gemeinsamen Lötprozeß dicht verlötet. Voraussetzung
hierfür ist selbstverständlich, daß alle Bauteile der Wärmeübertrageranordnung 1 aus
Metallblech, vorzugsweise einer Aluminiumlegierung, hergestellt sind. Wenigstens die
jeweils dicht zusammenzufügenden Abschnitte der einzelnen Bauteile der Wärmeübertrageranordnung
sind entsprechend lotplattiert. Um die Seitenteile 11, 12 bereits im Vormontagestadium
in den Seitenbereichen der Strömungskästen zu fixieren, sind an den gegenüberliegenden
Stirnkanten der Strömungskästen jeweils Haltekrallen vorgesehen, die beim Ausführungsbeispiel
nach Fig. 7 mit den Bezugszeichen 26 versehen sind. Diese werden nach dem axialen
Einschieben der Abschlußabschnitte der Seitenteile 11, 12 nach innen gebogen, wobei
sie in entsprechende Aussparungen der Anlagestege der Abschlußabschnitte 15, 16, 18,
19 eingreifen. Auch ohne die beschriebene Spannvorrichtung wird somit über die Seitenteile
11, 12 bereits eine Fixierung der Strömungskästen des Ladeluftkühlers und des Wasser/Luft-Kühlers
relativ zu den zugehörigen Rippen/Rohrblöcken und relativ zu den Seitenteilen 11,
12 erzielt.
[0021] Wie aus der Darstellung nach Fig. 5 erkennbar ist, ergibt sich durch das direkte
Aufsetzen der Strömungskästen auf die aufgeweiteten Rohrenden einerseits und das Vorsehen
von gemeinsamen, jeweils einstückigen Seitenteilen 11, 12 andererseits ein äußerst
schmalbauender, kompakter Aufbau der Wärmeübertrageranordnung, wobei zwischen den
einzelnen Flachrohren 21, 22, 24 des Kondensators, des Ladeluftkühlers und des Wasser/Luft-Kühlers
und damit zwischen den jeweiligen Rippen/Rohrblöcken lediglich äußerst geringe Abstände
verbleiben. Da der Ladeluftkühler und der Wasser/Luft-Kühler im Bereich der Strömungskästen
voneinander getrennt sind, ergibt sich in diesen Bereichen eine gute thermische Isolierung
zwischen den benachbarten Strömungskästen. Aus Fig. 5 ist zudem erkennbar, daß die
Flachrohre 21 des Kondensators durch einen Boden 20 des zugehörigen Strömungskastens
13 hindurchragen und mittels dieses Bodens 20 in dem Strömungskasten 13 festgelegt
sind.
[0022] Eine weitere Wärmeübertrageranordnung gemäß den Fig. 6 bis 8 weist lediglich zwei
hintereinander angeordnete Wärmeübertrager auf, von denen der eine als Wasser/Luft-Kühler
und der andere als Kondensator ausgebildet sind. Der Wasser/Luft-Kühler entspricht
in seinem Aufbau dem zuvor anhand der Fig. 1 bis 5 ausführlich beschriebenen Wasser/Luft-Kühler
der Wärmeübertrageranordnung 1, so daß hierzu keine weitere Erläuterung notwendig
ist. Gleiches gilt für den Aufbau des Kondensators nach den Fig. 6 bis 8. Dem Wasser/Luft-Kühler
und dem Kondensator sind ebenfalls auf gegenüberliegenden Seiten zwei gemeinsame Seitenteile
12a zugeordnet, die grundsätzlich entsprechend den Seitenteilen 11 und 12, jedoch
für lediglich zwei Wärmeübertrager ausgelegt, gestaltet sind. Jedes Seitenteil 12a
weist lediglich jeweils einen Abschlußabschnitt 16a für den jeweiligen Seitenbereich
des Wasserkastens des Wasser/Luft-Kühlers auf, die analog der Ausgestaltung nach den
Fig. 1 bis 5 mit Hilfe von Haltekrallen 26 in den Seitenbereichen fixiert und anschließend
dicht mit den Wasserkästen verlötet sind. Der kompakte Aufbau der Wärmeübertrageranordnung
sowie die analoge Gestaltung zu der Wärmeübertrageranordnung nach Fig. 1 bis 5 ist
im übrigen den Zeichnungen Fig. 6 bis 8 entnehmbar, wobei für gleiche Bauteile auch
gleiche Bezugszeichen, lediglich unter Hinzufügung des Buchstabens a verwendet wurden.
[0023] Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 ist eine Wärmeübertrageranordnung ähnlich den
Fig. 6 bis 8 ausschnittsweise dargestellt, die sich vorzugsweise ebenfalls aus einem
Wasser/Luft-Kühler und einem Kondensator zusammensetzt. Wesentlicher Unterschied zum
Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 bis 8 ist es, daß diese Wärmeübertrageranordnung einen
gemeinsamen Rippen/Rohrblock aufweist, in dem zwar die Flachrohre 21b des Kondensators
einerseits und die Flachrohre 24b des Wasser/Luft-Kühlers andererseits voneinander
getrennt sind, die aber gemeinsame und über die gesamte Tiefe der Wärmeübertrageranordnung
durchgehende Wellrippen 27 aufweist. Die Wellrippen 27 weisen somit die gleiche Breite
wie die sich ebenfalls über die gesamte Wärmeübertrageranordnung erstreckenden Seitenteile
12b auf.
[0024] Die Wärmeübertrageranordnung gemäß Fig. 10 ist analog der Wärmeübertrageranordnung
nach Fig. 9 ebenfalls mit einem gemeinsamen Rippen/Rohrblock versehen, wobei Wellrippen
28 sich über die gesamte Tiefe der Wärmeübertrageranordnung erstrecken. Bei diesem
Ausführungsbeispiel sind jedoch erneut drei Wärmeübertrager, vorzugsweise in Form
eines Wasser/Luft-Kühlers, eines Ladeluftkühlers und eines Kondensators, in der Wärmeübertrageranordnung
kombiniert und durch jeweils über die gesamte Tiefe der Wärmeübertrageranordnung durchgehende,
einstückige Seitenteile 12c analog dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 5 zusammengehalten.
Bei dieser Wärmeübertrageranordnung sind somit die Flachrohre 24c des ersten Wärmeübertragers,
die Flachrohre 22c des zweiten Wärmeübertragers und die Flachrohre 21c des dritten
Wärmeübertragers jeweils in geringen Abständen zueinander angeordnet. Diese Flachrohre
21c, 22c, 24c sind jedoch durch jeweils zwischen diesen parallel verlaufende und sich
über die gesamte Breite aller Flachrohre 21c, 22c, 24c erstreckende Wellrippen 28
miteinander verbunden.
[0025] Die Wärmeübertrageranordnung 29 gemäß Fig. 11 entspricht in ihrem Aufbau grundsätzlich
dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 5 oder Fig. 10. Ein Wasser/Luft-Kühler
weist Flachrohre 30 eines nicht näher dargestellten Rippen/Rohrblockes auf, auf deren
aufgeweitete Rohrenden direkt Wasserkästen 35 aufgesetzt sind. Die Wasserkästen 35
sind identisch und symmetrisch zueinander gestaltet und weisen jeweils einen Anschlußstutzen
37 auf, die sich gemäß der Darstellung nach Fig. 11 parallel zueinander in der gleichen
Richtung erstrecken. Der Ladeluftkühler weist analog zu dem Wasser/Luft-Kühler gestaltete
Flachrohre 31 eines zugeordneten Rippen/Rohrblockes auf, auf deren aufgeweitete Rohrenden
auf gegenüberliegenden Seiten jeweils ein Luftkasten 34 aufgesetzt ist. Auch die Luftkästen
34 auf den gegenüberliegenden Seiten des Ladeluftkühlers sind identisch und symmetrisch
zueinander gestaltet, wobei beide Luftkästen jeweils einen Anschlußkrümmer aufweisen,
der jeweils oberhalb bzw. unterhalb des jeweiligen Wasserkastens 35 derart symmetrisch
zu dem Wasser/Luft-Kühler gekrümmt ist, daß die eingesetzten Anschlußstutzen 36 parallel
zu den Anschlußstutzen 37 des Wasser/Luft-Kühlers ausgerichtet sind. Dadurch ergibt
sich für die Wärmeübertrageranordnung eine besonders strömungsgünstige Ausgestaltung.
Aufgrund des symmetrischen, identischen Aufbaus der gegenüberliegenden Strömungskästen
ist eine vereinfachte Herstellung der Wärmeübertrageranordnung in besonders hohen
Stückzahlen ermöglicht. Der Kondensator, der aus Strömungskästen 33 und einem Flachrohre
32 aufweisenden Rippen/Rohrblock zusammengesetzt ist, ist ebenfalls symmetrisch zu
einer Mittelquerebene (strichpunktiert dargestellt) der Wärmeübertrageranordnung aufgebaut.
Die einzelnen Wärmeübertrager nach Fig. 11 sind durch gemeinsame Seitenteile und/oder
über die gesamte Tiefe der Wärmeübertrageranordnung 29 verlaufende Wellrippen zu einem
Gesamtblock analog den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen miteinander fest
verbunden. Für alle Ausführungsbeispiele gilt, daß alle Bauteile der Wärmeübertrager
und der Wärmeübertrageranordnung für eine Verlötung in einem gemeinsamen Lötprozeß
aus Metall hergestellt sind.
[0026] Die Wärmeübertrageranordnungen nach den Fig. 8 bis 11 weisen zum einen Strömungskästen
(Wasserkasten 2a und Strömungskasten 13a nach Fig. 8 sowie Wasserkasten 35, Luftkasten
34 und Strömungskasten 33 nach Fig. 11) auf, die jeweils durch Isolationsspalte SP
1, SP
4 voneinander getrennt sind. Dabei ist zwischen dem Wasserkasten 2a und dem Strömungskasten
13a nach Fig. 8 lediglich ein schmaler Isolationsspalt SP
1 von ca. 1 mm vorgesehen, der Isolationsspalt zwischen dem Wasserkasten 35 und dem
Luftkasten 34 ist wesentlich größer gestaltet. Die Isolationsspalte sollen Wärmeübergänge
zwischen den im Betrieb unterschiedlich heißen oder warmen Strömungskästen vermeiden.
[0027] Ergänzend oder alternativ sind zwischen den Rohren 21b, 24b weitere Isolationsspalte
SP
2 sowie zwischen den Rohren 21c, 22c, 24c jeweils Isolationsspalte SP
2 und SP
3 vorgesehen, die zur thermischen Isolierung der benachbarten Rohrblöcke dienen (Fig.
9, 10). In gleicher Weise sind bei der Wärmeübertrageranordnung nach Fig. 11 Isolationsspalte
SP
2, SP
3 zwischen den Rohren 31, 32 bzw. 30, 31 vorgesehen.
[0028] Alle Isolationsspalte weisen eine Breite zwischen 1 mm und 10 mm auf.
[0029] Ein Wärmeübertrager, wie er anhand der Wasser/Luft-Kühler sowie anhand der Ladeluftkühler
der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele offenbart ist, kann verschiedene Details
aufweisen, wodurch sich für einen Wärmeübertrager mit einem grundsätzlich bereits
beschriebenen Aufbau die nachfolgend anhand der Fig. 12 bis 27 aufgeführten Ausgestaltungen
ergeben. Diese Details können entweder für sich oder in wahlweiser Kombination die
jeweiligen Ausgestaltungen von Wärmeübertragern ergeben.
[0030] Gemäß Fig. 12 sind die aufgeweiteten Rohrenden des Rippen/Rohrblockes eines Wärmeübertragers,
wie er zuvor grundsätzlich beschrieben worden ist, mit einer rechteckigen Auftulpung
A versehen, wie sie in Fig. 20 dargestellt ist. Dabei ist die Breite L (Fig. 14) der
längsverlaufenden Wandungsabschnitte jeder Auftulpung A geringer als die Breite B
2 (Fig. 14) der zugehörigen Flachrohre. Die in Längsrichtung der Strömungskästen verlaufenden
längsseitigen Wandungsabschnitte weisen eine Breite B
1 auf, die dem Teilungsabstand T des Rippen/Rohrblockes entspricht. Die Höhe H
1 der querverlaufenden Wandungsabschnitte der Auftulpungen A, die der Höhe der Anlagefläche
dieser Wandungsabschnitte aneinander entspricht, liegt zwischen 0,3 und 2 mal dem
Teilungsabstand T des Rippen/Rohrblockes, wobei die Auswahl aus diesem Bereich abhängig
von jeweiligen Anforderungen an den Wärmeübertrager gewählt wird.
[0031] Der Übergangsbereich jeder Auftulpung A zwischen dem normalen Flachrohrquerschnitt
und dem jeweiligen Stirnende des aufgeweiteten Rohrendes weist einen Neigungswinkel
W - auf die Fläche des querverlaufenden Wandungsabschnittes der Auftulpung A bezogen
- auf, der zwischen 5° und 90°, vorzugsweise jedoch zwischen 25° und 65° liegt. Dabei
kann der Übergangsbereich entweder als schiefe Ebene oder aber lediglich als direkter
Anschluß zweier Radien - vom Flachrohr aus einerseits und von der Auftulpung her andererseits
- vorgesehen sein. In diesem Fall wird der Neigungswinkel W dann durch die gemeinsame
Tangente der beiden Radien bestimmt. Wie aus Fig. 15 erkennbar ist, ist die Höhe H
2 der längsseitigen Wandungsabschnitte jeder Auftulpung A, die zur flächigen Lötanlage
der korrespondierenden Wandungsbereiche des jeweiligen Strömungskastens S dient, geringer
als die Höhe H
1 der querseitigen Wandungsabschnitte, wobei das Verhältnis dieser Höhe H
1 und H
2 sich aus dem Grad der Auftulpung A relativ zum Flachrohr F ergibt. Der Grad der Auftulpung
definiert sich unter anderem aus dem Verhältnis der Umfänge der Auftulpung A einerseits
und des zugehörigen Flachrohres F andererseits. Der Umfang der Auftulpung A ist gemäß
bevorzugten Ausführungsbeispielen so dimensioniert, daß er dem Umfang des zugehörigen
Flachrohres F plus oder minus 30% entspricht.
[0032] Die Ecken der rechteckigen Auftulpungen A der Flachrohre weisen vorzugsweise einen
Außenradius R
a und einen Innenradius R
i (Fig. 16) auf, die zwischen 0 und 2 mm liegen. Der Außenradius R
a ist dabei so bemessen, daß zwischen den benachbarten Rohrenden und den Seitenwandungen
der Strömungskästen nur sehr schmale Fugen verbleiben, die im Lötofen durch das fließende
Lot vollständig und dicht ausgefüllt werden.
[0033] Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 13 und 17 sind die Rohrenden der Flachrohre
F des Rippen/Rohrblockes asymmetrisch aufgeweitet, wodurch sich zu einer Mittellängsebene
jedes Flachrohres F versetzte Auftulpungen A
S ergeben. Die benachbarten Auftulpungen A
S sind gemäß Fig. 13 aneinandergesetzt, um die gegenseitige dichte Verbindung zu erzielen.
[0034] Die Flachrohre bilden entweder gemäß dem Flachrohr F
1 nach Fig. 19 einen einzelnen, durchgehenden Strömungskanal, oder aber sind gemäß
dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 14 bis 18 mit zwei voneinander getrennten Strömungskanälen
(F
S1, F
S2) versehen, wobei das dargestellte Flachrohr F durch entsprechende längsverlaufende
Sicken N auf gegenüberliegenden Seiten gestaltet ist. Die beiden Strömungskanäle können
auch durch ein entsprechend extrudiertes Aluminiumprofil geschaffen werden. Bei einem
nicht dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind mehr als zwei Strömungskanäle
in einem Flachrohr vorgesehen.
[0035] Anhand der schematischen Darstellungen nach den Fig. 21 bis 27 sind verschiedene
Ausführungsbeispiele dargestellt, die die

bodenlosen" Wärmeübertrager, bei denen Strömungskästen direkt auf die aufgeweiteten
Rohrenden des Rippen/Rohrblockes aufgesetzt sind, weiter verbessern. Bei den Ausführungsbeispielen
nach den Fig. 21 bis 23 und 26 wird eine formschlüssige Fixierung der aufgeweiteten
Rohrenden aneinander quer zur Längsrichtung der nicht dargestellten Strömungskästen
durch eine entsprechende Formgebung der querseitigen Wandungsabschnitte der aufgeweiteten
Rohrenden A
1, A
2, A
3 und A
6 erzielt. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 21 sind die Wandungsabschnitte jeweils
korrespondierend bogenförmig gekrümmt. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 22 sind
sie wellenförmig gekrümmt. Die Wandungsabschnitte des Ausführungsbeispiels nach Fig.
23 weisen bogenförmige Krümmungen auf, die zwischen geradlinigen Stegen der Wandungsabschnitte
verlaufen. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 26 verlaufen die Wandungsabschnitte
ebenfalls wellenförmig, wobei die Wellenform sich bis zu den querseitigen Wandungsabschnitten
hin erstreckt und nicht in geradlinige Stege übergeht, wie dies beim Ausführungsbeispiel
nach Fig. 22 der Fall ist.
[0036] Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 24 und 25 sind die querseitigen Wandungsabschnitte
der aufgeweiteten Rohrenden A
4 und A
5 gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 20 unverändert geradlinig und eben gestaltet.
Dafür sind die längsseitigen Wandungsabschnitte V-förmig nach außen aufgeweitet. Ergänzend
sind die korrespondierenden Wandungsbereiche S
1 des aufgesetzten Strömungskastens zickzackartig gestaltet, so daß sich zwischen den
aufgeweiteten Rohrenden A
4 und den Wandungsbereichen des jeweiligen Strömungskasten 1 ein Formschluß in Längsrichtung
des Strömungskastens ergibt. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 25 ist anstelle einer
V-förmigen Aufweitung eine wellenförmige Aufweitung der längsseitigen Wandungsabschnitte
der aufgeweiteten Rohrenden A
5 vorgesehen. Die korrespondierenden Wandungsbereiche des Strömungskastens S
2 sind analog wellenförmig gekrümmt, wodurchsich in gleicher Weise ein Formschluß zwischen
dem Strömungskasten S
2 und den Rohrenden A
5 ergibt, wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 24.
[0037] Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 27 sind die Auftulpungen A der Flachrohre F
2 schräg, vorzugsweise etwa diagonal, versetzt zu den Mittellängsebenen der Flachrohre
F
2, wodurch sich in der bündigen Aneinanderreihung der Rohrenden die gezeigte parallele
und schräge Ausrichtung der Flachrohre F
2 ergibt.
1. Wärmeübertrager für ein Kraftfahrzeug mit einem Rippen/Rohrblock, dessen Flachrohre
auf gegenüberliegenden Seiten mit derart aufgeweiteten Rohrenden versehen sind, daß
querverlaufende, einander benachbarte Wandungsabschnitte der Rohrenden flächig aneinanderliegen
und die Rohrenden in einer Reihe miteinander fluchten, wobei auf die Rohrenden auf
beiden Seiten jeweils ein Strömungskasten bündig abschließend mit entsprechenden längsverlaufenden
Wandungsabschnitten der Rohrenden aufgesetzt ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die einander benachbarten, querverlaufenden Wandungsabschnitte der Rohrenden (A1, A2, A3, A6) formschlüssig aneinanderliegen.
2. Wärmeübertrager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die den Strömungskästen (S1, S2) zugewandten, längsverlaufenden Wandungsabschnitte der Rohrenden (A4, A5) formschlüssig an korrespondierenden Wandungsbereichen der Strömungskästen (S1, S2) anliegen.
3. Wärmeübertrager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugewandten,
querverlaufenden Wandungsabschnitte benachbarter Rohrenden (A2) mit zueinander korrespondierenden, wellen- oder bogenförmigen Krümmungen versehen
sind.
4. Wärmeübertrager nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die längsverlaufenden
Wandungsabschnitte der Rohrenden (A4, A5) mit jeweils wenigstens einer aus der Flucht der Wandungsabschnitte abragenden Krümmung
oder Ecke versehen sind, und daß die zugeordneten Wandungsbereiche der Strömungskästen
(S1, S2) entsprechend gegensinnig gekrümmt oder gezackt verlaufen.
5. Wärmeübertrager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ecken der aufgeweiteten Rohrenden (A) mit
Radien (Ri, Ra) zwischen 0 und 2 mm versehen sind.
6. Wärmeübertrager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrenden (AS) jeweils asymmetrisch zu einer Mittelebene des zugeordneten Flachrohres (7) aufgeweitet
sind.
7. Wärmeübertrager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfang der Aufweitung (A) jedes Rohrendes
dem Umfang des zugeordneten Flachrohres (F, F1) zuzüglich oder abzüglich 30% entspricht.
8. Wärmeübertrager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Übergangsbereich zwischen der Aufweitung
des Rohrendes und einem Flachrohrmantel in einem Winkel (W) zwischen 5° und 90°, vorzugsweise
zwischen 25° und 65°, zu dem querseitigen Wandungsabschnitt der Aufweitung geneigt
ist.
9. Wärmeübertrager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Erstreckung (L) der querverlaufenden Wandungsabschnitte
geringer ist als die Breite (B2) der Flachrohre.
10. Wärmeübertrager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die den benachbarten Rohrenden zugewandten
querverlaufenden Wandungsabschnitte eine Höhe (H1) zwischen 0,3 und 2 mal einem Teilungsabstand (T) der Flachrohre, nämlich 0,3T ≤
H1 ≤ 2T aufweisen.
11. Wärmeübertrager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe (H2) der Lötfläche der dem Sammelkasten (S) zugewandten längsverlaufenden Wandungsabschnitte
geringer ist als die Höhe (H1) der querverlaufenden Wandungsabschnitte.
12. Wärmeübertrager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flachrohre (F2) relativ zu Symmetrieachsen der Aufweitungen (A) der Rohrenden schräg verlaufend
ausgerichtet sind.
13. Wärmeübertrageranordnung für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens zwei in Durchströmungsrichtung
hintereinander angeordneten Wärmeübertragern nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1,
dadurch gekennzeichnet, daß den wenigstens zwei Wärmeübertragern auf gegenüberliegenden
Seiten jeweils ein gemeinsames Seitenteil (11, 12, 12a) zugeordnet ist.
14. Wärmeübertrageranordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungskästen
(2, 3, 5, 6, 2a) von wenigstens einem Wärmeübertrager in ihren Seitenbereichen offen
gestaltet sind, und daß die gegenüberliegenden Seitenteile (11, 12, 12a) jeweils mit
wenigstens einem korrespondierenden Abschlußabschnitt versehen sind, die in die jeweiligen
Seitenbereiche der Strömungskästen (2, 3, 5, 6, 2a) hineinragen und diese dicht abschließen.
15. Wärmeübertrageranordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkonturen
der Abschlußabschnitte an die korrespondierenden Innenkonturen der Seitenbereiche
der Strömungskästen (2, 3, 5, 6, 2a) angepaßt sind.
16. Wärmeübertrageranordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 13 oder nach einem der
Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens zwei Wärmeübertrager
gemeinsame, sich über die Gesamttiefe des Rippen/Rohrblockes erstreckende Rippen (27,
28) aufweisen.
17. Wärmeübertrageranordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 13 oder nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flachrohre (F) wenigstens
eines Rippen/Rohrblockes jeweils wenigstens zwei zueinander parallele Strömungskanäle
(FS1, FS2) bilden.
18. Wärmeübertrageranordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 13 oder nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungskästen (34, 35)
der wenigstens zwei Wärmeübertrager mit Anschlußstutzen (36, 37) versehen sind, die
parallel zueinander und gleichsinnig gekrümmt sind.
19. Wärmeübertrageranordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen den Rohren (21b, 24b; 21c, 22c, 24c; 30, 31, 32) und/oder den Strömungskästen
(2a, 13a; 33, 34, 35) Isolationsspalte (SP1, SP2, SP3, SP4) angeordnet sind.