-
Die
Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager,
insbesondere einen Gaskühler,
wie er beispielsweise zur Klimatisierung eines Kraftfahrzeugs verwendet
wird, gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1 oder 16.
-
Aus
der
DE 10 2004
037 688 A1 ist eine Vorrichtung zum Austausch von Wärme bekannt,
wie sie beispielsweise für
Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen verwendet wird. Diese Vorrichtung
weist wenigstens eine Sammel- und/oder Verteilungseinrichtung und wenigstens
eine Durchflusseinrichtung, bevorzugt eine Vielzahl von Durchflusseinrichtungen,
auf, wobei die Sammel- und/oder Verteilungseinrichtung wenigstens
zwei Strömungswege
hat und durch wenigstens zwei Formteile und gegebenenfalls auch
zumindest ein oder zwei Begrenzungselemente, wie Trennwände, aufweist.
Dabei bilden die Formteile die Strömungswege für ein flüssiges und/oder gasförmiges Fluid,
beispielsweise ein Kältemittel.
Die Formteile berühren
sich in wenigstens drei Abschnitten, insbesondere in durchgehenden
Bereichen, flächig.
Die Formteile weisen Ausnehmungen für die wenigstens teilweise
Aufnahme der Durchflusseinrichtungen, insbesondere gebildet durch
Flachrohre, auf. Ferner weisen die durch die Formteile gebildeten
Strömungswege
bevorzugt eine Form auf, die im Wesentlichen kreis-, tropfen-, polygonförmig, elliptisch
ist oder Mischformen hieraus hat. Ein derartiger Wärmeübertrager
lässt insbesondere
in Hinblick auf die Ein- und Ausleitung des hierin strömenden Mediums,
insbesondere eines Kältemittels,
noch Wünsche
offen.
-
Die
EP 1 439 367 A1 zeigt
einen Wärmeübertrager
mit zwei Sammelrohren, die aus einem Boden und einem Deckel bestehen,
wobei an den Deckel ein Anschlussflansch angebracht ist. Der Deckel weist
eine U-förmige
Gestalt auf, wobei der Querschnitt über im Wesentlichen die gesamte
Sammelrohrlänge
konstant ist. Der Anschlussflansch weist eine dem Deckel entsprechende
Anlagefläche
auf, mit der er am Deckel angelötet
ist. Neben der Anlagefläche
ist als weitere (Haupt-)Anlagefläche
ein Bund vorgesehen, der sich über
einen Absatz an einem ins Sammelrohr ragenden Stutzen anschließt, und
an dem Sammelrohr außen
anliegt, wobei die beiden Kontaktflächen getrennt voneinander ausgebildet
sind.
-
Aus
der
DE 195 09 788
A1 ist ein Doppelrohr-Wärmeübertrager
und ein Verfahren zu dessen Herstellung bekannt. Hierbei sind am
Außenumfang des
durch zwei koaxiale Rohre gebildeten Wärmeübertragers, der dadurch einen
zylinderförmigen
Außenumfang
aufweist, Anschlüsse
vorgesehen, die mittels Lötens
(Nocolok-Verfahren) angebracht sind, wobei das Verlöten in einem
Arbeitsgang erfolgt. Diese Anschlüsse weisen eine Kontur auf,
die der Außenkontur
des Wärmeübertragers
entspricht, d.h. die Anschlussfläche
ist einfach gekrümmt
mit konstantem Radius in Längsrichtung
des Wärmeübertragers.
-
Sämtliche
zuvor beschriebene, herkömmliche
Wärmübertrager
lassen noch Wünsche
offen, unter anderem auch in Bezug auf (Vor-)Montage und die Handhabbarkeit
vor dem Löten.
-
Es
ist Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Wärmeübertrager zur Verfügung zu
stellen. Diese Aufgabe wird gelöst
durch einen Wärmeübertrager
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder 16. Vorteilhafte Ausgestaltungen
sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Erfindungsgemäß ist ein
Wärmeübertrager vorgesehen,
insbesondere ein Gaskühler,
aufweisend mindestens eine Sammel- und/oder Verteilungseinrichtung
und mindestens eine Durchflusseinrichtung, bevorzugt eine Vielzahl
von Durchflusseinrichtungen, insbesondere gebildet durch Flachrohre, wobei
die Sammel- und/oder Verteilungseinrichtung vorzugsweise mindestens
zwei Strömungswege
für ein
Fluid aufweist und vorzugsweise durch mindestens zwei Formteile
gebildet ist, wobei in mindestens einem der Formteile mindestens
eine Ein- oder Austrittsöffnung
für das
Fluid vorgesehen und am Formteil mit der Ein- oder Austrittsöffnung für das Fluid
wenigstens ein Anschluss angebracht ist, der flächig an der Außenseite
des Formteils dicht anliegt, insbesondere angelötet ist, wobei die Form der
Anlagefläche des
Anschlusses an die Form der Außenseite
des Formteils angepasst ist, welche im Bereich der Anlagefläche an den
Anschluss zumindest bereichsweise gekrümmt ausgebildet ist. Hierbei
erfolgt – außer dem
Vorsehen der Öffnung
für die
Ein- oder Ausleitung
des Fluids, einem Entgraten derselben und ggf. einer Feinbearbeitung
der Außenseite
für eine
glatte Kontaktfläche
im Anlagebereich an die entsprechende Fläche des Anschlusses – keine
spanabhebende Bearbeitung der Außenseite des Formteils. Die
beiden Strömungswege
können
je nach Anwendungsfall in beliebiger Weise (bereichsweise) miteinander
in Verbindung stehen und/oder voneinander getrennt ausgebildet sein.
Durch die speziellen Formen, die aufeinander abgestimmt sind, lässt sich
der Anschluss exakt positionieren – ggf. auch ohne Positionierungshilfen.
-
Eine
Vorfixierung kann erfindungsgemäß auch mittels
einer oder mehrerer Nietverbindungen erfolgen, wofür der Anschluss
und das Formteil zumindest bereichsweise aneinander anliegend ausgebildet
sein müssen,
so dass eine druckdichte Verbindung realisiert werden kann. Bei
Vorsehen einer Dichtung können
eine oder mehrere Nietverbindungen prinzipiell auch alleine ausreichen,
so dass ein nachfolgender Lötvorgang
entfallen kann.
-
Die
Durchflusseinrichtungen sind vorzugsweise in einer oder in zwei
Ebenen angeordnet, jedoch können
sie auch in mehr als zwei Ebenen angeordnet sein. Ferner können neben
mehr als zwei Strömungswegen
auch mehr als zwei Strömungswege
nebeneinander und/oder mehrere Strömungswege hintereinander angeordnet
sein.
-
Insbesondere
in Hinblick auf den Aufbau, insbesondere in Hinblick auf die Sammel-
und/oder Verteilungseinrichtungen und die Anordnung der Flachrohre
zwischen denselben, und die Herstellung des Wärmeübertragers wird die Offenbarung
der
DE 10 2004
037 688 A1 ausdrücklich
mit einbezogen.
-
Bevorzugt
bildet ein Formteil einen Boden, in welchem Durchtrittsöffnungen
für die
Durchflusseinrichtung(en) vorgesehen sind, und das andere Formteil
einen Deckel, in welchem die mindestens eine Ein- oder Austrittsöffnung für das Fluid
vorgesehen ist.
-
Zumindest
bereichsweise ist gemäß einer ersten
Ausführungsform
eine doppelte Krümmung der
Anlagefläche
an den Anschluss vorgesehen, wobei eine Krümmungsachse in Richtung der
Längserstreckung
der Formteile und die andere Krümmungsachse
in Richtung der Breite der Durchflusseinrichtungen, d.h. in Richtung
der Breite der Flachrohre, verläuft.
-
Vorzugsweise
ist zumindest bereichsweise eine einfache Krümmung der Anlagefläche an den Anschluss
vorgesehen, wodurch sich die Herstellung des Anschlusses vereinfacht.
Hierbei verläuft
bevorzugt die Richtung der Breite der Durchflusseinrichtungen, zumindest
in deren Endbereichen, die im Formteil aufgenommen sind, in Richtung
der Längserstreckung
der Formteile.
-
Der
Querschnitt des Formteils mit der Ein- oder Austrittsöffnung für das Fluid
ist hierbei vorzugsweise in Längsrichtung
des Formteils zumindest im Bereich der Anlagefläche des Anschlusses, vorzugsweise
aber über
einen wesentlichen Abschnitt des Formteils, abgesehen von der Ausnehmung
für die Ein-
oder Austrittsöffnung
für das
Fluid und gegebenenfalls im Formteil ausgebildeten Kanälen für das den
Durchflusseinrichtungen zugeführte
oder von denselben kommende Fluid oder die Überleitung des Fluids von einem
Strömungsweg
zu einem benachbarten Strömungsweg,
konstant.
-
Bevorzugt
ist zumindest das die Ein- oder Austrittsöffnung für das Fluid aufweisende Formteil, vorzugsweise
aber beide Formteile, über
einen wesentlichen Teil seiner Längserstreckung
einen w- oder ω-förmigen Querschnitt
ausgebildet. Dabei verändert
sich bevorzugt der Querschnitt über
die Länge des
Formteils im Zwischenbereich.
-
Der
Anschluss ist bevorzugt angelötet.
Dabei können
an mindestens einem der Formteile Elemente, wie insbesondere Vorsprünge, Laschen
o.ä., für eine Vorfixierung
der Bauteile aneinander vor dem Löten vorgesehen sein.
-
Der
Anschluss kann zumindest eines der Formteile, insbesondere aber
beide Formteile, insbesondere seitlich hintergreifen, so dass der
Anschluss zusätzlich
der Vorfixierung vor dem Löten
dienen kann.
-
Zwischen
zwei benachbarten Strömungswegen
der Sammel- und/oder Verteilungseinrichtung für ein Fluid ist vorzugsweise
ein Steg, gebildet durch den Boden und den Deckel vorgesehen, in
welchem die Formteile breitflächig
aneinander anliegen, wobei im Steg mindestens eine Öffnung,
vorzugsweise in Form eines Langlochs, vorgesehen ist, in oder durch welche
mindestens ein Vorsprung des Anschlusses ragt. Der Vorsprung weist
vorzugsweise eine der in Richtung der Längserstreckung der Formteile
dem Anschluss entspre chende Breite und eine der Breite des Langlochs
entsprechende Dicke auf, wobei auch eine Presspassung vorgesehen
sein kann, um eine Vorfixierung zu ermöglichen. Auch kann der durch
die Öffnung
hindurchragende Vorsprung umgebogen, verstemmt bzw. aufgeweitet
sein, um eine bessere Fixierung, insbesondere Vorfixierung zu ermöglichen.
-
Der
Anschluss kann auch angenietet, insbesondere aber mittels Nieten
vorfisiert und anschließend
verlötet
sein, wobei der oder die Niete insbesondere in den Bereichen der
Formteile angeordnet sind, in welchen die beiden Formteile aneinander
anliegen. Hierfür
sind bevorzugt in den entsprechenden Bereichen Bohrungen vorgesehen,
die mit entsprechenden Bohrungen im Anschluss fluchten.
-
Besonders
bevorzugt ist mindestens ein Niet im mittleren Bereich vorgesehen,
welcher stegartig ausgebildet ist. Dies ist insbesondere bei zwei- und/oder mehrreihigen
Wärmeübertragern
vorteilhaft.
-
In
der Sammel- und/oder Verteilungseinrichtung ist vorzugsweise zumindest
ein Begrenzungselement angeordnet, welches das Fluid umlenkt. Dieses
Begrenzungselement wird bevorzugt in einem Arbeitsgang mit dem gesamten
Wärmeübertrager angelötet.
-
Der
Anschluss kann derart ausgebildet sein, dass das gleiche Bauteil
für die
Ein- und die Ausleitung des Fluids vorgesehen werden kann, so dass sich
die Anzahl an Teilen verringert und Baufehler vermieden werden können.
-
Ebenso
können – insbesondere
bei unterschiedlichen Anschlüssen
für die
Ein- und Ausleitung des Fluids – Vorsprünge o.ä. vorgesehen
sein, welche einen falschen Zusammenbau sicher verhindern. Hierfür kann insbesondere
ein durch ein Langloch ragender vom Anschluss über die Anlagefläche überstehender
Vorsprung in Verbindung mit der Position des Langlochs das ent sprechende
Hilfsmittel zum Verhindern eines falschen Zusammenbaus oder zumindest
einen Teil hiervon bilden.
-
Der
Wärmeübertrager
besteht vorzugsweise aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung, Eisen,
einer Eisenlegierung, Kupfer oder einer Kupferlegierung, wobei der
Wärmeübertrager
bevorzugt verlötet ist.
-
Für die Herstellung
eines erfindungsgemäßen Wärmeübertragers
wird bevorzugt ein Anschluss an eine Außenfläche der Sammel- und/oder Verteilungseinrichtung
angepasst oder entsprechend ausgebildet, der Anschluss an der Außenfläche positioniert,
vorfixiert und anschließend
verlötet.
Dabei erfolgt – außer dem
Vorsehen der Öffnungen
für die Ein-
oder Ausleitung des Fluids – keine
wesentliche spanabhebende Bearbeitung der Außenfläche der Sammel- und/oder Verteilungseinrichtung,
lediglich der Anschluss wird im Bereich der Anlagefläche an die
Außenfläche der
Sammel- und/oder Verteilungseinrichtung angepasst. Es ist auch möglich, insbesondere
den Anschluss mit Hilfe eines Extrusionsverfahrens mit anschließenden Nachbearbeitungsschritten
zu fertigen.
-
Die
Vorfixierung des Anschlusses am Formteil erfolgt insbesondere bevorzugt
mittels mindestens einer Nietverbindung, mittels einer Klebe- oder Schweißverbindung
oder mittels einer mechanischen, form- oder kraftschlüssigen Fixierung
mit Hilfe eines Durchzugs oder einer Hülse.
-
Im
Folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele,
teilweise mit Varianten und teilweise unter Bezugnahme auf die Zeichnung,
im Einzelnen erläutert.
Es zeigen:
-
1 eine
perspektivische Ansicht eines Wärmeübertragers
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel,
wobei nur im unteren Bereich die Wellrippen dargestellt sind,
-
2 eine
Detailansicht des Bereichs A von 1,
-
3 eine
Ansicht der Schmalseite des Wärmeübertragers
von 1,
-
4 eine
Detailansicht des mit einem Kreis gekennzeichneten Bereichs von 3,
-
5 einen
vergrößert und
ausschnittsweise dargestellten Schnitt entlang Linie D-D in 3,
-
6 eine
Seitenansicht des Wärmeübertragers
von 1, wobei wiederum nur im unteren Bereich die Wellrippen
dargestellt sind,
-
7 einen
vergrößert und
ausschnittsweise dargestellten Schnitt entlang Linie B-B in 6,
-
8 eine
perspektivische Detailansicht eines Wärmeübertragers mit Darstellung
eines Anschlussrohres,
-
9 eine
perspektivische Ansicht des Bodens mit Anschluss gemäß einer
Variante des ersten Ausführungsbeispiels,
-
10 eine
perspektivische Innenansicht des Bodens von 9,
-
11 eine
Innenansicht des Bodens von 9,
-
12 eine
perspektivische Detailansicht eines Wärmeübertragers gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
ohne Darstellung der Flachrohre,
-
13 eine
andere perspektivische Detailansicht des Wärmeübertragers von 12,
-
14 eine
Seitenansicht des Wärmeübertragers
von 12,
-
15 einen
Schnitt entlang Linie E-E in 14,
-
16 eine
perspektivische Detailansicht eines Wärmeübertragers gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel,
-
17 eine
perspektivische Ansicht eines Wärmeübertragers
gemäß dem vierten
Ausführungsbeispiel,
wobei nur im unteren Bereich die Wellrippen dargestellt sind,
-
18 eine
Detailansicht des Bereichs A von 17,
-
19 eine
Detailansicht des Bereichs B von 17,
-
20 eine
Ansicht der Schmalseite des Wärmeübertragers
von 17,
-
21 einen
vergrößert dargestellten Schnitt
entlang Linie D-D in 20,
-
22 eine
Seitenansicht des Wärmeübertragers
von 17, wobei nur im unteren Bereich die Wellrippen
dargestellt sind,
-
23 einen
vergrößert dargestellten Schnitt
entlang Linie C-C in 22,
-
24 eine
Variante des vierten Ausführungsbeispiels,
-
25 eine
perspektivische Ansicht eines Wärmeübertragers
gemäß einer
zweiten Variante des vierten Ausführungsbeispiels,
-
26 eine
andere perspektivische Ansicht eines Wärmeübertragers von 25 ohne
Darstellung der Flachrohre,
-
27 eine
perspektivische Detailansicht eines Wärmeübertragers gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel,
-
28 einen
Ausschnitt einer Draufsicht auf eine Sammel- und/oder Verteilungseinrichtung
eines Wärmeübertragers
gemäß dem achten
Ausführungsbeispiel,
-
29 einen
Schnitt entlang der Linie B-B von 28,
-
30 einen
Ausschnitt einer Draufsicht auf eine Sammel- und/oder Verteilungseinrichtung
eines Wärmeübertragers
gemäß dem neunten
Ausführungsbeispiel,
-
31 einen
Schnitt entlang der Linie B-B von 30,
-
32 eine
perspektivische Ansicht des Ausschnitts von 30,
-
33 eine
perspektivische Ansicht eines Ausschnitts einer Sammel- und/oder
Verteilungseinrichtung eines Wärmeübertragers
gemäß dem zehnten
Ausführungsbeispiel,
-
34 eine
perspektivische Ansicht eines Ausschnitts einer Sammel- und/oder
Verteilungseinrichtung eines Wärmeübertragers
gemäß dem elften Ausführungsbeispiel,
-
35 einen
Schnitt in Längsrichtung
durch die Sammel- und/oder Verteilungseinrichtung von 34,
-
36 einen
Ausschnitt einer Draufsicht auf eine Sammel- und/oder Verteilungseinrichtung
eines Wärmeübertragers
gemäß dem zwölften Ausführungsbeispiel,
und
-
37 einen
Schnitt in Längsrichtung
von 36.
-
Ein
einreihiger Wärmeübertrager,
vorliegend ein Gaskühler 1,
in welchem ein Kältemittel
strömt, vorliegend
R744, weist eine Mehrzahl von nebeneinander in einer Reihe angeordneter
Flachrohre 2 mit dazwischen angeordneten Wellrippen 3 auf.
Die Flachrohre 2, vorliegend durch Mehrkammerflachrohre
gebildet, sind mit ihren Enden in Aufnahmen eingeführt, die
in je einer endseitig der Flachrohre 2 angeordneten Sammel-
und/oder Verteilungseinrichtung 4 vorgesehen und in ihrer
Form an die Außenkontur
der Flachrohre 2 angepasst sind.
-
Die
Sammel- und/oder Verteilungseinrichtung 4 ist vorliegend
durch zwei mittels Stanzen und Umformen aus einem Blech hergestellte
Formteile 5 gebildet, wobei das erste Formteil einen Boden 6,
in welchem die Aufnahmen für
die Flachrohre 2 vorgesehen sind, und das zweite Formteil
einen Deckel 7 bildet, in welchem je eine Öffnung 8 für die Ein-
und die Ausleitung des Käl temittels
vorgesehen ist. Der Boden 6 umgreift hierbei den Deckel 7 seitlich.
Auf Grund der Ausgestaltung des Deckels 7 mit Übertrittsbereichen 15 oder
Kanälen,
gebildet durch entsprechende Umformungen des Deckels 7 (siehe 5),
im Bereich der Flachrohrenden ist ein ungestörtes Ein- und Ausströmen des
Kältemittels
in beide durch die Sammel- und/oder Verteilungseinrichtung 4 gebildete
Strömungswege
sowie ggf. auch ein Strömungsausgleich
zwischen den beiden Strömungswegen
möglich.
-
Zur
Umlenkung des Kältemittels
im Inneren des Gaskühlers 1 ist
zudem mindestens eine Trennwand (nicht dargestellt) vorgesehen,
so dass das Kältemittel
auf bekannte Weise durch den Gaskühler 1 geleitet wird.
Ist nur eine Trennwand vorgesehen, so erfolgt nur eine Umlenkung
des Kältemittelstroms, d.h.
Flachrohre 2 des einen Teils des Gaskühlers 1 werden in
einer Richtung und die Flachrohre 2 des anderen Teils des
Gaskühlers 1 werden
in der entgegengesetzten Richtung durchströmt. Es sind jedoch beliebige
andere Strömungsverläufe möglich. Ebenfalls
kann der Gaskühler
auch in seiner Tiefe mehrreihig ausgebildet sein.
-
Der
Boden 6 und der Deckel 7 berühren sich in drei Bereichen
flächig,
nämlich
in der Mitte und entlang den Rändern,
so dass zwei Strömungswege
für das
Kältemittel
gebildet werden, die in Längsrichtung der
Formteile 5 verlaufen. Im Bereich der Übertrittsbereiche 15 liegt
selbstverständlich
kein Kontakt von Boden 6 und Deckel 7 vor.
-
An
den Rändern
des Bodens 6 sind eine Mehrzahl von Vorsprüngen 9 oder
Laschen jeweils paarweise auf gleicher Höhe ausgebildet, die eine Vorfixierung
des Bodens 6 gegenüber
dem Deckel 7 im Rahmen der Vormontage vor dem Verlöten ermöglichen.
Denkbar ist es auch, dass die Vorsprünge 9 durch Schlitze
ragen, welche im Deckel 7 vorgesehen sind, und in Verlängerung
der Schlitze jeweils den Randbereich des Deckels 7 umgreifen.
-
Im
Bereich der Öffnungen 8 für die Ein-
bzw. Ausleitung des Kältemittels
ist außenseitig
am Deckel 7 je ein Anschluss 10 mit einer Durchtrittsöffnung 11 vorgesehen,
die mit der entsprechenden Öffnung 8 des
Deckels 7 fluchtet. Der Anschluss 10 ist als eine
Art Flansch zur Verstärkung
und/oder Aufnahme für
ein Anschlussrohr vorgesehen.
-
Die
Durchtrittsöffnung 11 ist,
wie in den 5 und 7 im Detail
dargestellt, abgestuft als Stufenbohrung ausgebildet, so dass ein
Anschlussrohr 12, wie in 8 dargestellt,
bis zu einem definierten Anschlag in den Anschluss 10 eingeführt und mit
demselben verlötet
oder auf andere Weise fest verbunden sein kann. Dabei weist das
Anschlussrohr 12 bevorzugt einen Außendurchmesser, der im Wesentlichen
dem größeren Innendurchmesser
des Anschlusses 10 entspricht, und einen Innendurchmesser,
der im Wesentlichen dem kleineren Innendurchmesser des Anschlusses 10 entspricht,
auf.
-
Der
Anschluss 10 ist seitlich in Richtung der Längserstreckung
der Formteile 5 senkrecht und auf den anderen Seiten abgeschrägt ausgebildet
(vgl. 5 und 7). Auf der Außenseite,
d.h. der vom Gaskühler 1 beabstandeten
Seite, endet er in einer Ebene – abgesehen
von der Durchtrittsöffnung 11. Auf
der Innenseite, d.h. der am Gaskühler 1 anliegenden
Seite, weist er quer zur Längserstreckung
der Formteile 5 einen der Kontur des Deckels 7 entsprechenden
Verlauf auf (siehe 7), wofür er zwei gekrümmte und
eine dazwischen angeordnete ebene Fläche aufweist. In Richtung senkrecht
hierzu, d.h. in Richtung der Längserstreckung
der Formteile 5 weist er eine entsprechend dem Verlauf
des Deckels 7 angepasste Gestalt auf, d.h. er ist im vorliegend
dargestellten Ausführungsbeispiel
in den Seitenbereichen und der Mitte eben und in den Zwischenbereichen gekrümmt.
-
Auf
den seitlichen Außenseiten
des Anschlusses 10 sind im schrägen Bereich Ausnehmungen für die Vorsprünge 9 vorgesehen,
so dass auch der Anschluss vor dem Verlöten an dem Boden 6 und somit
auch am Deckel 7 vorfixiert werden kann.
-
Der
Anschluss 10 ist gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
mittig über
dem Ende eines ersten Flachrohres 2 angeordnet (siehe 5),
wobei er in Richtung der Längserstreckung
der Formteile 5 jeweils vor den Rippen des Deckels 7 endet,
die auf Grund der Kanäle
für das
durch die beiden benachbart vom ersten Flachrohr 2 angeordneten
Flachrohre 2 ein- oder ausströmende Kältemittel vorgesehen sind.
In Folge der mittigen Anordnung kann der Druckverlust gering gehalten
werden.
-
Für die Herstellung
des Gaskühlers 1 wird nach
Positionierung der Trennwand im Boden 6 der Deckel 7 auf
den Boden 6 und die Anschlüsse 10 auf den Deckel 7 gesetzt
und anschließend
die am Boden 6 ausgebildeten Vorsprünge 9 umgebogen, so dass
die einzelnen Bauteile vorfixiert sind. Danach werden die Flachrohre 2 samt
Wellrippen 3 zwischen den beiden Sammel- und/oder Verteilungseinrichtungen 4 positioniert.
Ferner werden noch die Anschlussrohre 12 in den Anschlüssen 10 positioniert. Bei
Vorsehen einer leichten Presspassung, welche ein Herausfallen verhindert,
aber die Montage nicht behindert, ist keine weitere Vorfixierung
erforderlich. Sämtliche
Teile sind zumindest in den Verbindungsbereichen lotplattiert, so
dass nach der Vormontage und der Vorfixierung in einem Arbeitsgang
der Gaskühler 1 verlötet werden
kann.
-
Der
Anschluss 10 wird gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
mittels spanender Bearbeitung hergestellt, jedoch ist auch eine
Herstellung als Extrudierteil möglich.
-
Gemäß einer
alternativen Anbringung des Anschlussrohres im Anschluss kann auch
ein Abdichtelement oder eine Abdichtgeometrie in den Anschluss integriert
sein. Ferner kann am Anschluss eine Vorrichtung zur Fixierung des Anschlussrohres vorgesehen
sein, bspw. mit einem Gewinde und/oder Gewindebohrungen. Zudem kann
eine oder mehrere Bohrungen zur Aufnahme von Zentrierstiften im
Anschluss vorgesehen sein.
-
Ebenfalls
kann für
eine bessere Verlötung mit
dem Anschlussrohr im Anschluss eine Aufnahme für einen Lotring, ein Lotformteil
o.ä. vorgesehen sein.
-
Gemäß einer
weiteren Variante erstreckt sich der Anschluss über mehrere Flachrohrbreiten,
so dass – insbesondere
bei geringer Rohrbreite und Rippenhöhe – eine ausreichende Anlage-
und Lötfläche zur
Verfügung
steht, um eine sichere Lötverbindung zu
gewährleisten.
Zudem können
in diesem Fall auch mehrere Durchtrittsöffnungen vorgesehen sein.
-
Ebenfalls
sind beliebige Geometrien der Durchtrittsöffnung(en) im Anschluss sowie
hiermit korrespondierender Öffnungen
im Deckel der Sammel- und/oder
Verteilungseinrichtung möglich.
-
In
den 9 bis 11 ist eine Variante des ersten
Ausführungsbeispiels
dargestellt, gemäß der keine
Vorsprünge
vorgesehen sind. Entsprechend fehlen am Anschluss die Ausnehmungen
für die
Vorsprünge.
In diesem Fall erfolgt die Vorfixierung der einzelnen Elemente vor
dem Verlöten
auf sonstige Weise, bspw. mittels Stahlbändern oder Haltevorrichtungen.
-
Die 12 bis 15 zeigen
ein zweites Ausführungsbeispiel
eines einreihigen Gaskühlers 1, wobei
im Folgenden auf Grund der Ähnlichkeit
zum ersten Ausführungsbeispiel
gleiche Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.
-
Entsprechend
dem ersten Ausführungsbeispiel
sind zwei Formteile 5 aus Boden 6 und als Deckel 7 ausgebildet,
wobei eine Vorfixierung nach der Montage mittels seitlich am Boden 6 ausgebildeter Vorsprünge 9 erfolgt.
Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel
ist der Anschluss 10' deutlich breiter
ausgebildet und hintergreift den Boden 6, wie insbesondere
aus 15 ersichtlich ist. Die Ausgestaltung des Anschlusses 10' in Richtung
der Längserstreckung
der Formteile 5 entspricht jedoch dem des Anschlusses 10 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel,
d.h. die senkrecht zur Richtung der Längserstreckung der Formteile 5 angeordneten
Seitenwände
verlaufen parallel zueinander. Ebenfalls entsprechen die Geometrien
der Anlageflächen
einander, wobei gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
die hintergreifenden Enden 13 des Anschlusses 10' nach dem Aufsetzen
und Positionieren des Anschlusses 10' am Deckel 7, der am Boden 6 vorfixiert ist,
umgebogen wurden.
-
16 zeigt
ein drittes Ausführungsbeispiel, gemäß welchem
wiederum im Folgenden auf Grund der Ähnlichkeit zum ersten Ausführungsbeispiel
gleiche Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.
-
Wesentlicher
Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel
ist, dass im Anschluss 10'' an diagonal
gegenüberliegenden
Ecken Bohrungen vorgesehen sind, durch welche Niete 14 ragen,
so dass der Anschluss 10'' mit dem Deckel 7,
in welchem entsprechende Bohrungen vorgesehen sind, welche mit den
Bohrungen im Anschluss 10'' fluchten. Der
Boden 6 und der Deckel 7 sind wiederum mit Hilfe
der Vorsprünge 9 vorfixiert.
In einer nicht dargestellten Ausführungsform befinden sich die
Bohrungen für
die Niete auf der Symmetrieachse bzw. im Bereich der mittigen Verlötungsfläche von
Boden 6 und Deckel 7.
-
Gemäß einer
nicht in der Zeichnung dargestellten Variante entfallen die Vorsprünge, und
die Niete, welche weiter nach außen versetzt angeordnet sind,
ragen durch miteinander fluchtende Bohrungen im Boden, Deckel und
ggf. im Anschluss.
-
Gemäß den zuvor
beschriebenen Ausführungsbeispielen
ist jeweils ein einreihiger Gaskühler vorgesehen,
bei dem die Flachrohre in Richtung ihrer Breite quer zur Längserstreckung
der Sammel- und/oder Verteilungseinrichtungen angeordnet sind, wobei
sie einen Austausch von Kältemittel
zwischen den beiden parallel verlaufenden Strömungswegen einer Sammel- und/oder
Verteilungseinrichtung ermöglichen.
Die Zahl der parallelen Strömungswege, die
in der Sammel- und/oder Verteilungseinrichtung ausgebildet sind,
kann jedoch auch größer als
zwei sein. Der Anschluss kann sich insbesondere in diesem Fall auch
nur über
einen Teil der Breite des Deckels erstrecken, insbesondere im mittleren
Bereich. Alternativ kann der Anschluss derart ausgebildet sein,
dass das Kältemittel
auf mehrere, insbesondere in einer Höhe bezüglich der Richtung der Längserstreckung
der Formteile angeordnete Öffnungen
im Deckel verteilt oder von mehreren Öffnungen zusammengeführt wird.
Hierfür
kann an Stelle der gestuften Bohrung, wie in den zuvor beschriebenen
Ausführungsbeispielen
vorgesehen, eine Nut auf Seite des Deckels im Anschluss vorgesehen
sein, welche in eine Bohrung auf der anderen Seite übergeht,
wobei wiederum eine gestufte Bohrung vorgesehen sein kann, um einen
definierten Anschlag für
das Anschlussrohr zu bilden.
-
Die
Strömungswege
können
jedoch auch vollständig
getrennt voneinander ausgebildet sein, wie im Folgenden unter Bezugnahme
auf weitere Ausführungsbeispiele
näher erläutert wird.
In diesem Fall sind in der Regel keine Kanäle zwischen den benachbarten
Strömungswegen
vorgesehen, so dass der Deckel einen in Längsrichtung im Wesentlichen durchgehenden
Querschnitt aufweisen kann, wodurch sich in der Regel die Gestalt
des Anschlusses vereinfacht.
-
Im
Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 17 bis 23 das
vierte Ausführungsbeispiel
näher erläutert. Hierbei
sind gleiche Bauteile mit um 100 höheren Bezugszeichen als beim
ersten Ausführungsbeispiel
versehen.
-
Ein
zweireihiger Gaskühler 101 gemäß dem vierten
Ausführungsbeispiel
weist zwei Sammel- und/oder Verteilungseinrichtung 104,
im Wesentliche gebildet durch jeweils zwei Formteile 105,
nämlich
einen Boden 106 und einen Deckel 107, welche zwischen
sich zwei getrennt ausgebildete Strömungswege ausbilden, mit zwei
Reihen von zwischen je zwei der Strömungswege verlaufend angeordneten Flachrohren 102 sowie
zwischen den Flachrohren 102 angeordneten Wellrippen 103 auf.
Die Flachrohre 102 sind in ihren Endbereichen um jeweils
90° gedreht,
so dass die Enden in Richtung der Längserstreckung der Sammel-
und/oder Verteilungseinrichtungen 104 verlaufend in entsprechenden Öffnungen in
den Böden 106 der
Sammel- und/oder
Verteilungseinrichtungen 104 aufgenommen sind (siehe 21 und 23),
während
im Wärmeübergangsbereich zwischen
den Wellrippen 103 die Schmalseite der Flachrohre 102 in
Richtung Luftströmungsrichtung zeigt.
-
Für die Ein-
und die Ausleitung des Kältemittels
ist je eine Öffnung
in einem der Deckel 107 vorgesehen, wobei die Öffnung für die Einleitung
im einem anderen Strömungsweg
angeordnet ist als die Öffnung
für die
Ausleitung. Dabei ist die Öffnung
für die
Einleitung im in Luftströmungsrichtung
gesehen hinteren Strömungsweg,
und die Öffnung
für die
Ausleitung im in Luftströmungsrichtung
gesehen vorderen Strömungsweg
angeordnet, wobei die beiden Öffnungen
versetzt sind (siehe 17). Im Bereich der Öffnungen
ist in flächigem
Kontakt mit der Außenseite
des Deckels 107 jeweils ein Anschluss 110 angelötet, welcher
sich von einer Seite des Deckels 107 bis etwas über die
Mitte des Deckels 107 hinaus erstreckt und eine mit der
entsprechenden Öffnung korrespondierende
Durchtrittsöffnung 111 aufweist, welche
entsprechend dem zuvor beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel als Stufenbohrung
ausgebildet ist, um einen Anschlag für ein Anschlussrohr zu bilden.
Auf Grund der versetzten Anordnung des Anschlusses 110 fluchtet
die Durchtrittsöffnung 111 nicht
direkt mit der Öffnung
im Deckel 107, sondern ist etwas zur Mitte hin versetzt,
wobei die Durchtrittsöffnung 111 sacklochartig ausgebildet
ist mit einer seitlich versetzten Öffnung zur Öffnung im Deckel 107 hin
(siehe 23).
-
Der
mittlere Bereich der Formteile 105 ist stegartig mit einer
relativ breiten Anlagefläche
ausgebildet, wobei eine Mehrzahl von Langlöchern 120 miteinander
fluchtend in beiden Formteilen 105 und in Richtung der
Längserstreckung
der Formteile 105 verlaufend ausgebildet sind (siehe 20).
Hierbei sind beide Anschlüsse 110 derart
ausgebildet, dass ein Vorsprung 121 durch je eines der
Langlöcher 120 ragt
(siehe 23), so dass der Anschluss 110 mit beiden
Formteilen 105 verlötet
ist. Hierbei können
die Langlöcher 120 etwas
breiter als die Dicke des Vorsprungs 121 sein, so dass
ein Verspannen bspw. durch Verstemmen, Verquetschen usw. erfolgen kann.
Auch ist es denkbar, dass die Langlöcher 120 etwas schmaler
als die Dicke des Vorsprungs 121 ausgeführt sind, so dass beim Einschieben
des Vorsprungs in die Langlöcher 120 zwangsweise
ein Verspannen erfolgt.
-
Prinzipiell
ist auch eine Ausgestaltung ohne Langlöcher und ohne den durch die
Langlöcher
ragenden Vorsprung möglich,
jedoch erhöht
der Vorsprung die Stabilität
und die Sicherheit der Lötverbindung
zwischen Deckel und Anschluss.
-
Die
Kontaktfläche
von Anschluss und Deckel weist – entsprechend
den Kontaktflächen
der ersten Ausführungsbeispiele – einen
bereichsweise gekrümmten
und bereichsweise ebenen Verlauf auf, jedoch ist auf Grund des in
Richtung der Längserstreckung
der Formteile 105 konstanten Querschnitts lediglich eine
einfache Krümmung
und keine doppelte Krümmung,
wie bei den ersten Ausführungsbeispielen,
der Kontaktflächen
vorgesehen, so dass die Herstellung des den Anschluss bildenden
Bauteils etwas vereinfacht wird. Insbesondere in diesem Zusammenhang
ist an die Verwendung von Extrusionsverfahren zu denken.
-
Gemäß dem vierten
Ausführungsbeispiel sind
wiederum Vorsprünge 109 am
Boden 106 vorgesehen, welche den Deckel 107 und
teilweise auch den Anschluss 110 außenseitig umklammern (siehe 23),
so dass sie eine Vorfixierung bilden. Hierbei ist gemäß dem vierten
Ausführungsbeispiel
nur ein Vorsprung 109 für
einen Anschluss 110 vorgesehen.
-
In
Folge der zuvor beschriebenen Ausgestaltung des Anschlusses kann
das gleiche Bauteil auf beiden Seiten verwendet werden, jedoch sind
auch unterschiedliche Ausgestaltungen der beiden Anschlüsse möglich, insbesondere
wenn die das Kältemittel
zu- und abführenden
Leitungen unterschiedliche Durchmesser aufweisen.
-
Gemäß einer
ersten Variante des vierten Ausführungsbeispiels,
die in 24 dargestellt ist, sind vier
Vorsprünge 109 für einen
Anschluss 110' vorgesehen,
welcher sich über
die gesamte Breite des Deckels 107 erstreckt, jedoch eine
seitlich versetzt ausgebildete Durchtrittsöffnung in Verlängerung des
Anschlussrohres 112 aufweist. Hierbei ist vorliegend kein
Vorsprung am Anschluss 110' vorgesehen, welcher
durch den mit Langlöchern 120 versehenen Mittelbereich
von Boden und Deckel ragt, ein Vorsprung entsprechend dem vierten
Ausführungsbeispiel
kann jedoch zusätzlich
vorgesehen sein.
-
Gemäß einer
zweiten Variante des vierten Ausführungsbeispiels, die in den 25 und 26 dargestellt
ist, ist ein durch ein Langloch 120 ragender Vorsprung 121 vorgesehen,
jedoch sind wiederum keine Vorsprünge für die Vorfixierung von Boden, Deckel
und ggf. Anschlüssen
vorgesehen.
-
Gemäß dem in 27 dargestellten
fünften Ausführungsbeispiel
sind entsprechend dem dritten Ausführungsbeispiel Nietverbindungen
für die
Vorfixierung vorgesehen. Hierbei ragt ein Niet 114 durch eine
im mittleren Bereich der Formteile 105 und im hiermit fluchtenden
Bereich des Anschlusses 110'' fluchtende
Bohrungen.
-
Gemäß einem
sechsten, nicht in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel
ist der Anschluss entsprechend dem Anschluss 10' mit den Enden 13 des
zweiten Ausführungsbeispiels
die beiden Formteile hintergreifend ausgebildet, wobei mittig zusätzlich der
durch die Langlöcher
ragende Vorsprung vorgesehen sein kann.
-
Entsprechend
einem siebten, nicht in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel
ist der Anschluss über
im Wesentlichen die gesamte Breite des Deckels verlaufend ausgebildet,
wobei im mittleren stegartigen Bereich ein oder mehrere Niete vorgesehen
sind, welche den Boden, den Deckel und den Anschluss miteinander
verbinden.
-
In
den 28 und 29 ist
ein achtes Ausführungsbeispiel
dargestellt. Am Deckel 207 (Formteil) ist ein Durchzug 222,
dessen Öffnung
den Ein- oder Ausströmkanal
für das
Kältemittel
bildet, vorgesehen, dessen nach außen vorstehende Ränder in den
Anschluss 210 gezogen sind, wodurch die beiden Teile, also
der Deckel und der Anschluss, miteinander verbunden werden. Hierbei
ist vorliegend die Wandstärke
im Bereich des Durchzugs 222 geringer als im übrigen Bereich
des Deckels 207, so dass eine geringere Versperrung des
Ein- bzw. Ausströmkanals bewirkt
wird und dadurch der kältemittelseitige Druckverlust
im Wärmeübertrager
verringert wird. Auch in diesem Fall liegt der Anschluss 210 flächig an
der Außenseite
des Deckels 207 an, wobei die Form der Anlagefläche des
Anschlusses 210 an die Form der Außenseite des Deckels 207 angepasst
ist, welche im Bereich der Anlagefläche an den Anschluss 210 zumindest
bereichsweise gekrümmt ausgebildet
ist. Zusätzlich
kann der Anschluss 210 mit Hilfe von Laschen (nicht dargestellt)
gehalten werden. Ebenfalls kann Lot oder Klebstoff die Verbindung
unterstützen
oder die eigentliche Fixierung der beiden Teile aneinander bilden.
-
Gemäß dem neunten
Ausführungsbeispiel, welches
im Wesentlichen dem zuvor beschriebenen achten Ausführungsbeispiel
entspricht, ist der Durchzug 222 nicht umlaufend sondern
segmentiert ausgebildet, d.h. einzelne Streifen, vorliegend vier,
sind in das Innere des Anschlusses 210 gezogen, wie insbesondere
aus 32 ersichtlich.
-
Das
zehnte Ausführungsbeispiel
entspricht im Wesentlichen dem zuvor beschriebenen, neunten Ausführungsbeispiel,
jedoch sind zusätzlich
Positionierungserhöhungen 223 am
Deckel 207 ausgebildet, welche den Anschluss 210 in
vorliegend vier Bereichen positionieren. Die Erhöhungen sind durch rippenartige,
nach außen
vorstehende Bereiche in Verlängerung
der Querkanäle
der Sammel- und/oder Verteilungseinrichtung gebildet, an denen der
Anschluss 210 oben bzw. unten flächig anliegt.
-
Gemäß dem in
den 34 und 35 dargestellten
elften Ausführungsbeispiel
ist an Stelle eines Durchzugs eine Hülse 222' vorgesehen, welche im Wesentlichen
dieselbe Funktion wie der Durchzug 222 erfüllt und
in den Deckel 207 bis zum Boden ragt, die Querströmung jedoch
nicht beeinträchtigt.
Die Hülse 222' ragt vorliegend
nur etwa bis zur Hälfte
der Höhe
des Anschlusses 210, vergleichbar wie der durchgehende
bzw. segmentierte Durchzug der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele.
Die der Vorfixierung dienende Hülse 222' wird gemeinsam mit
dem Deckel 207 und dem Anschluss 210 verlötet, wofür sie entsprechend
vorbereitet ist, so dass sie im fertig verlöteten Zustand des Wärmeübertragers
die Verbindungsstelle Deckel-Anschluss zusätzlich versteift.
-
Gemäß dem in
den 36 und 37 dargestellten,
zwölften
Ausführungsbeispiel
erfolgt die Vorfixierung des Anschlusses 210 am Deckel 207 mittels
Klebens, d.h. ein geeigneter Klebstoff wird zwischen den Anschluss 210 und
den Deckel 207, ggf. auch nur in einem oder mehreren kleinen
Teilbereichen, eingebracht, welcher für eine ausreichende Vorfixierung
sorgt. Im Rahmen des späteren
Lötvorgangs
verdampft der Klebstoff oder härtet
weiter aus – je
nach verwendetem Klebstoff – und
der Anschluss ist sicher am Deckel fixiert. Auch in diesem Fall
sind relativ große
Kontaktflächen
zwischen Anschluss und Deckel vorgesehen, da die Form der Anlagefläche des
Anschlusses 210 an die Form der Außenseite des Deckels 207 angepasst
ist, welche im Bereich der Anlagefläche an den Anschluss 210 zumindest bereichsweise
gekrümmt
ausgebildet ist.
-
Ebenfalls
können
als Vorfixierung gemäß dem dreizehnten
Ausführungsbeispiel,
das nicht in der Zeichnung dargestellt ist, eine oder mehrere Schweißpunkte
oder -nähte
dienen, die Anschluss und Deckel formschlüssig aneinander fixieren, so dass
im Rahmen der (weiteren) Montage und im Lötofen kein Verrutschen der
Bauteile zueinander erfolgt.
-
Gemäß allen
zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen
sind die Kontaktflächen
der Anschlüsse
entsprechend den Außenkonturen
des Deckels und ggf. des Bodens ausgebildet, so dass keine weitere
Bearbeitung der Formteile erfolgt. Auf Grund der Gestalt der Formteile
verlaufen die Kontaktflächen
im Falle der unter Bezugnahme auf einreihige Gaskühler beschriebenen
Ausführungsbeispiele doppelt
gekrümmt,
vorliegend um zwei unterschiedliche, windschief zueinander angeordnete
Achsen, wobei die Krümmung
nicht notwendigerweise zylinderförmig
ausgebildet sein muss, während
die Kontaktflächen
im Falle der unter Bezugnahme auf die zweireihigen Gaskühler beschriebenen
Ausführungsbeispiele
einfach gekrümmt
sind. Neben den Krümmungen
sind auch ebene Flächen,
gegebenenfalls auch Kanten, insbesondere zwischen gekrümmten und
ebenen Flächen,
vorgesehen.