DE4106296A1 - Waermetauscher, insbesondere wasser/luft-kuehler fuer brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher,insbesondere Wasser/ Luft-Kühler für Brennkraftmaschinen, mit einem Rohr-Rippen-Block aus wenigstens einer Reihe von Flachrohren und zwischen diesen angeordneten Rippenelementen, mit die Enden der Flachrohre auf­ nehmenden Rohrböden und mit Seitenteilen, die den Rohr-Rippen- Block einfassen und die Rohrböden miteinander verbinden, wobei die Flachrohre mit den dazwischen angeordneten Rippenelementen und den Rohrböden und die Seitenteile mit den Rohrböden und den äußeren Rippenelementen des Rippen-Rohr-Blockes verlötet sind und wobei der Rippen-Rohr-Block und die Rohrböden aus Aluminium hergestellt sind.

Bei derartigen im Stand der Technik bekannten Wärmetauschern sind die Einzelkomponenten aus Aluminium hergestellt. Nach der Vormontage des Wärmetauschers aus den Einzelkomponenten wird der vormontierte Wärmetauscher mit Spannteilen versehen, um beim sich anschließenden Reinigungs- und Lötprozeß ein Aus­ bauchen des Wärmetauschers im Bereich der Seitenteile zu ver­ hindern. Das Ausbauchen im Bereich der Seitenteile tritt insbe­ sondere dann auf, wenn Reinigungsflüssigkeit unter Druck durch die Flachrohre gespült wird. Außerdem können derartige Aus­ bauchungen durch die beim Lötprozeß auftretende Erwärmung ver­ ursacht sein. Die beim Herstellungsprozeß zum Einsatz kommenden Spannteile, die aus Spannbändern und Nägeln bestehen, werden wieder verwendet. Hierzu ist aber ein Sortieren und Richten der Spannteile nach deren Verwendung bei der Herstellung des Wärmetauschers erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Herstellungspro­ zeß derartiger Wärmetauscher zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Wärmetauscher da­ durch gelöst, daß die Seitenteile aus einem Metall hergestellt sind, das einen höheren Elastizitätsmodul als Aluminium auf­ weist.

Mit der Erfindung wird erreicht, daß bei der Montage des Wärme­ tauschers im Bereich der Seitenteile eine derartige Biegestei­ figkeit erzielt wird, daß keine Spannteile erforderlich sind, um ein Ausbauchen im Bereich der Seitenteile zu verhindern. Die zum Einsatz kommenden Seitenteile aus einem Metall mit einem höheren Elastizitätsmodul als Aluminium bewirken im Bereich der Seitenteile eine Biegesteifigkeit, die die beim Reinigungs- und Lötprozeß auftretenden Belastungen kompensieren kann. Insbeson­ dere liegt auch bei den hohen beim Lötprozeß auftretenden Temperaturen ausreichende Biegesteifigkeit vor. Darüber hinaus weist der neue Wärmetauscher auch im montierten Zustand eine große Stabilität auf. Die zum Einsatz kommenden Seitenteile können in einfacher Weise als Serienbauteil hergestellt werden. Weiterhin ist vorteilhaft, daß die neuen Seitenteile in ein­ facher Weise mit den bisher verwendeten Einzelkomponenten derartiger Wärmetauscher kombiniert werden können.

Durch den Wegfall der Spannteile bei der Montage entfallen auch die durch die Wiederverwendung der Spannteile erforderlichen Arbeitsgänge. Hierbei ist insbesondere das Aufsammeln, Richten, Ordnen und Zwischenlagern der Spannteile zu nennen. Durch den Wegfall dieser Arbeitsgänge ist der Herstellungsprozeß des neuen Wärmetauschers vereinfacht.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Seitenteile aus Stahlblech hergestellt sind. Dieses Material zeichnet sich einerseits durch einen hohen Elastizitätsmodul und andererseits durch relativ geringe Materialkosten aus. Außerdem bleibt die hohe Biegesteifigkeit von Stahlblech auch bei den beim Lötprozeß auftretenden Temperaturen erhalten.

In Weiterbildung der Erfindung bestehen die Seitenteile aus einem aluminierten Stahlblech. Ein derartiges, mit einer Aluminiumschicht versehenes Stahlblech zeichnet sich ins­ besondere dadurch aus, daß es gegen Korrosion beständig ist und gleichzeitig eine hohe Biegesteifigkeit aufweist.

Hierbei kann vorteilhaft vorgesehen sein, daß die Dicke der Aluminiumschicht etwa zehn Prozent der Stahlblechdicke beträgt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Seitenteile auf ihrer im montierten Zustand innenliegenden Seite mit einer Lotschicht versehen. Derartige Seitenteile vereinfachen den Herstellungsprozeß, da nach der Vormontage des Wärmetauschers dieser lediglich noch den hohen Temperaturen des Hartlötprozes­ ses ausgesetzt werden muß, um eine feste Verbindung der Einzel­ bestandteile zu erzielen.

Hierbei kann vorteilhaft vorgesehen sein, daß die Lotschicht als Lötfolie oder Lotplattierung ausgebildet ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist weiterhin vorgesehen, daß die Rohrböden auf ihrer im montierten Zustand innenliegenden Seite mit einer Lotschicht versehen sind. Auch hierbei kann vor­ teilhaft vorgesehen sein, daß auf die Rohrböden eine Lötfolie oder eine Lotplattierung aufgebracht ist. Die auf die Rohrböden aufgebrachte Lotschicht bewirkt ebenfalls eine Vereinfachung des Herstellungsprozesses.

In Weiterbildung der Erfindung sind die Flachrohre mit einer Lotplattierung versehen. Die auf den Flachrohren aufgebrachte Lotplattierung bewirkt nach dem Lötprozeß eine feste Einbindung der Rippenelemente zwischen benachbarten Flachrohren.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus einer in der Zeichnung dargestellten und nachstehend beschriebenen bevorzug­ ten Ausführungsform. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Wärmetauschers ohne Wasserkästen,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit X ge­ mäß Fig. 1,

Fig. 3 den Schnitt längs der Linie III-III gemäß Fig. 2,

Fig. 4 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles Y gemäß Fig. 1 und

Fig. 5 den Schnitt längs der Linie V-V gemäß Fig. 4.

Der in Fig. 1 in schematischer Ansicht dargestellte Wärmetauscher (10) kommt als Wasser/Luft-Kühler in einem Kraftfahrzeug zum Einsatz. Der Wärmetauscher (10) besitzt zwei gegenüberliegend angeordnete Rohrböden (11, 12), denen jeweils ein in der Zeich­ nung nicht dargestellter Wasserkasten zugeordnet ist. Die Rohr­ böden (11, 12) nehmen Flachrohre (13) auf, deren Endbereiche in den Rohrböden (11, 12) eingebracht sind und gegenüber diesen abgedichtet sind. Zwischen benachbarten Flachrohren (13) sind Rippenelemente (14) angeordnet, die zickzackförmig verlaufen. Die in einer Reihe angeordneten Flachrohre bilden mit den Rip­ penelementen einen sogenannten Rippen-Rohr-Block. Die Endberei­ che der Rohrböden (11, 12) sind jeweils über Seitenteile (15, 16) miteinander verbunden, die gleichzeitig den Rippen-Rohr- Block einfassen.

Die Rohrböden (11, 12), die Flachrohre (13) und die Rippenele­ mente (14) des Wärmeaustauschers (10) sind aus Aluminium her­ gestellt. Demgegenüber bestehen die Seitenteile (15, 16) aus einem biegesteifen Stahlblech, das einen höheren Elastizitäts­ modul als Aluminium aufweist.

Die Seitenteile (15, 16) besitzen einen Aufbau, der prinzipiell aus Fig. 5 hervorgeht. Auf einem innenliegend angeordneten Stahl­ blech (17) ist beidseitig eine Aluminiumschicht (18, 19) aufge­ bracht, deren Dicke etwa 10% der Stahlblechdicke beträgt. Die Aluminiumschichten (18, 19) sind auf das Stahlblech (17) auf­ plattiert. Auf der im montierten Zustand innenliegenden Alumi­ niumschicht (18) ist eine Lötfolie (20) aufgebracht. Die prin­ zipiell gleichartig ausgeführten Seitenteile (15, 16) können serienmäßig als Stanzpreßteil hergestellt werden.

Die im montierten Zustand innenliegend angeordneten Seiten der Rohrböden (11, 12) sind ebenfalls mit einer Lotschicht verse­ hen, die nicht aus der Zeichnung hervorgeht. Weiterhin ist an den Flachrohren (13) eine Lotschicht vorgesehen, was ebenfalls nicht in der Zeichnung dargestellt ist.

Beim Zusammenbau des Wärmeaustauschers (10) werden zunächst in prinzipiell bekannter Weise die Einzelteile des Wärmetauschers (10) zusammengefügt. Wie insbesondere aus den Fig. 2 und 3 her­ vorgeht, werden die Flachrohre (13) mit ihren Endbereichen in den gegenüberliegend angeordneten Rohrböden (11, 12) aufgenom­ men. Zwischen benachbarten Flachrohren (13) sind zickzackförmig die Rippenelemente (14) verspannt. Der Endbereich (16′) des Seitenteiles (16) wird an einer am Rohrboden (11) ausgebildeten Aufnahme (21) aufgenommen. In gleicher Weise erfolgt die Auf­ nahme des weiteren Endbereiches der Seitenteile an den Rohrbän­ dern.

Die aus einem biegesteifen Stahlblech hergestellten Seitenteile (15, 16) verleihen dem Wärmetauscher (10) eine so große Stabi­ lität, daß bei der Herstellung, insbesondere beim Reinigen und Hartlöten, im Bereich der Seitenteile (15, 16) kein Ausbauchen oder Ausbeulen auftritt. Bei der Herstellung kann somit der vormontierte Wärmetauscher (10) ohne Spannbänder und Nägel hartgelötet und gereinigt werden. Die bisher bei bekannten Wär­ metauschern zum Einsatz kommenden Spannteile sind somit ent­ behrlich, wodurch die Herstellung vereinfacht wird.

Die auf der im montierten Zustand innenliegenden Seite der Sei­ tenteile (15, 16) aufgebrachte Lötfolie (20) bewirkt mit der auf den Rohrböden (11, 12) innenliegend angeordneten Lötfolie nach dem Hartlöten eine feste Verbindung zwischen den Seiten­ teilen (15, 16) und den Rohrböden (11, 12) im Bereich der Auf­ nahmen (21). Die Rippenelemente (14), die nicht mit einer Lot­ schicht versehen sind, werden durch die auf den Seitenteilen (15, 16) aufgebrachte Lötfolie (20) oder von der auf den Flach­ rohren (13) aufgebrachten Lotschicht fixiert.

Sowohl die Lotschicht als auch die Aluminiumschichten können auf verschiedene Weise auf das Stahlblech (17) aufgebracht wer­ den. Die Aluminiumschichten (18, 19) können aufgewalzt oder aufplattiert werden. Gleichfalls kann die Lotschicht (20) so­ wohl als Lötfolie als auch als Aufplattierung ausgebildet sein. Es ist schließlich auch möglich, die Lotschicht (20) direkt auf das Stahlblech (17) aufzubringen.

Claims (9)

1. Wärmetauscher, insbesondere Wasser/Luft-Kühler für Brennkraftmaschinen, mit einem Rohr-Rippen-Block aus wenigstens einer Reihe von Flachrohren und zwischen diesen angeordneten Rippenelementen, mit die Enden der Flachrohre aufnehmenden Rohrböden und mit Seitenteilen, die den Rohr-Rippen-Block ein­ fassen und die Rohrböden miteinander verbinden, wobei die Flachrohre mit den dazwischen angeordneten Rippenelementen und den Rohrböden und die Seitenteile mit den Rohrböden und den äußeren Rippenelementen des Rippen-Rohr- Blockes verlötet sind und wobei der Rippen-Rohr-Block und die Rohrböden aus Aluminium hergestellt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenteile (15, 16) aus einem Metall hergestellt sind, das einen höheren Elastizitätsmodul als Aluminium aufweist.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenteile (15, 16) aus einem Stahlblech (17) herge­ stellt sind.

3. Wärmetauscher nach einem oder mehreren der vorangehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenteile (15, 16) aus einem aluminierten Stahlblech (17) bestehen.

4. Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Aluminiumschicht (18, 19) etwa 10% der Dicke des Stahlblechs (17) beträgt.

5. Wärmetauscher nach einem oder mehreren der vorangehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenteile (15, 16) auf ihrer im montierten Zustand innenliegenden Seite mit einer Lotschicht (20) versehen sind.

6. Wärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lotschicht (20) als Lötfolie oder Lotplattierung ausge­ bildet ist.

7. Wärmetauscher nach einem oder mehreren der vorangehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrböden (11, 12) auf ihrer im montierten Zustand innenliegenden Seite mit einer Lotschicht versehen sind.

8. Wärmetauscher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrböden (11, 12) mit einer Lötfolie oder einer Lot­ plattierung versehen sind.

9. Wärmetauscher nach einem oder mehreren der vorangehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flachrohre (13) mit einer Lotplattierung versehen sind.