DE19644586C2 - Rippenrohrblock für einen Wärmeübertrager - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Rippenrohrblock für einen Wärme­ übertrager, insbesondere einen Ladeluftkühler, der aus paral­ lel zueinander verlaufenden Rohren und jeweils zwischen die­ sen angeordneten, lamellenartigen, von Luft durchströmten Wellrippen aufgebaut und in einen festen Rahmen eingesetzt ist, der aus zwei die offenen Rohrenden umschließenden Was­ serkästen und aus zwei diese verbindenden Seitenteilen be­ steht, wobei die Rohre als nebeneinanderliegende Kanäle in einem plattenförmigen Strangpreßprofil ausgebildet sind, das jeweils abwechselnd mit Wellrippen und weiteren Stangpreßpro­ filen aufeinandergeschichtet und zum Rippenrohrblock zusam­ mengesetzt ist.

Rippenrohrblöcke dieser Art werden im allgemeinen dadurch hergestellt, daß die Rohre und die Wellrippen zu der ge­ wünschten Anordnung in einer Halterung zusammengestellt wer­ den, daß die Rohre in Rohrböden eingefügt und die Seitenteile angesetzt werden, so daß dann der so gebildete Rippenrohr­ block verlötet werden kann. Diese Art der Herstellung, die man auch für Wärmetauscher für Ladeluftkühler (DE 23 42 787 A1) einsetzt, wo allerdings noch Maßnahmen getroffen werden, um eine Dampfblasenbildung in den Rohren auf der Luftein­ trittsseite zu vermeiden, ist relativ aufwendig.

Ein Rippenrohrblock der eingangs genannten Art ist aus der US 55 18 070 bekannt. Dort ist jeweils ein aus einer Alu­ miniumlegierung hergestelltes und beidseitig mit einem Lotma­ terial beschichtetes Strangpreßprofil mit mehreren Innenkam­ mern vorgesehen, das mit Wellrippen zu dem Rippenrohrblock zusammengesetzt wird. Der Abstand zwischen den als Strang­ preßprofilen ausgebildeten Flachrohren wird dabei durch Aufnahmeöffnungen für die beiden Enden dieser Rohre in Rohr­ böden von zugeordneten Sammlern bestimmt. Die so zusammenge­ setzten Teile werden dann verlötet. Rippenrohrblöcke dieser Art werden für Kältemittel-Kondensatoren verwendet, bei denen die maximal im Strangpreßverfahren herstellbare Flachrohr­ breite für den Wärmeübergang ausreichend ist. Für Ladeluft­ kühler, wie sie eingangs auch erwähnt sind, reicht eine sol­ che Rippenrohrblocktiefe in der Regel nicht aus. Ladeluftküh­ ler werden daher nach wie vor in der vorher erwähnten Weise durch das Ausrichten mehrerer Rohre in einer Schicht herge­ stellt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rippenrohrblock der eingangs genannten Art so auszubilden, daß auf einfache Art auch Wärmeübertrager, wie sie für Lade­ luftkühlereinsätze notwendig sind, in einfacher Weise her­ stellbar sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Rippenrohrblock der eingangs genannten Art vorgeschlagen, daß Strangpreßprofile und Wellrippen in Paketbauweise aufeinandergeschichtet und zwischen den Schichten von Wellrippen jeweils mindestens zwei Strangpreßprofile in der Strömungsrichtung der Luft hinter­ einander angeordnet und untereinander formschlüssig verbunden sind.

Durch diese Ausgestaltung wird es trotz der Möglichkeit, grö­ ßere Tiefen für den Wärmeübertrager zu erreichen, nicht mehr notwendig, Rohre mit den Wellrippen auszurichten. Es reicht aus, wenn Wellrippen und die untereinander zusammengefügten Strangpreßprofile jeweils schichtweise aufeinandergelegt und dann als Paket unter Zwischenfügung von Abstandsleisten in den Rohrendbereichen zum Abschluß der Wellrippenschichten in bekannter Weise verlötet werden.

Durch die Erfindung wird auch berücksichtigt, daß Strangpreß­ profile nicht beliebig breit hergestellt werden können. Die Erfindung macht es möglich, eine aus mehreren Strangpreßpro­ filen aufgebaute Schicht vorzusehen, die eine einfache Stape­ lung erlaubt.

In Weiterbildung der Erfindung können die Strangpreßprofile dabei mit parallel zu ihren Strömungskanälen verlaufenden, jeweils ineinandergreifenden Haken versehen sein, die zweck­ mäßig jeweils als von einer Seitenwand zur anderen hin abra­ gende Leisten ausgebildet sind, denen Nuten zur Aufnahme der Leisten des benachbarten Strangpreßprofiles vorgelagert sind.

Durch diese Ausgestaltung können auch die zur Verhakung die­ nenden Teile einstückig mit dem Strangpreßprofil hergestellt werden, so daß beim Aneinanderfügen jeweils benachbarte Strangpreßteile nur mit ihren Seitenkanten aufeinander gelegt werden und mit ihren Hakenleisten ineinandergreifen.

In Weiterbildung der Erfindung können die Strangpreßprofile aus einer lötfähigen Metall-Legierung hergestellt sein und insbesondere aus einer aushärtbaren Al-Legierung (AlMgSi0,5) bestehen. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß die aus der zuletzt genannten Legierung hergestellten Strangpreß­ profile nach ihrer Herstellung und nach dem Abkühlen einer sogenannten Kaltaushärtung unterliegen und nach einer be­ stimmten Zeit in ihrer Festigkeit zunehmen.

Die so hergestellten Strangpreßprofile lassen sich lotplat­ tieren, so daß sie in bekannter Weise mit den angrenzenden Wellrippen zum Rippenrohrblock verlötet werden können.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch einen erfin­ dungsgemäßen Ladeluftkühler in Richtung der Luft­ durchströmung gesehen,

Fig. 2 den Schnitt durch den Ladeluftkühler der Fig. 1 längs der Schnittlinie II-II,

Fig. 3 eine vergrößerte und schematisierte Darstellung eines Teiles des Schnittes nach Fig. 2,

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV durch Fig. 3,

Fig. 5 die Darstellung einer gegenüber der Fig. 3 abgewan­ delten Ausführung des Strangpreßprofiles, das mit ei­ nem weiteren Strangpreßprofil aneinandersetzbar ist und

Fig. 6 schließlich die vergrößerte Darstellung der Verbin­ dungsstelle zwischen den beiden in Fig. 5 gezeigten Strangpreßprofilen.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Rippenrohrblock für einen Lade­ luftkühler gezeigt, der aus zwei später jeweils mit Wasserkä­ sten zu verbindenden Seitenteilen 1 und 2 sowie aus parallel zu diesen Seitenteilen angeordneten Rohren in der Form von Kanälen 3 und jeweils aus zwischen diesen Kanälen 3 vorgese­ henen lamellenartigen Wellrippen 4 besteht. Jeweils an die Seitenteile 1 und 2 angrenzend sind ebenfalls Wellrippen 4 vorgesehen, die über eine Lotfolie 13 mit den Seitenteilen 1 und 2 verbunden sind.

Der Ladeluftkühler wird im Sinn des Pfeiles 7 von Luft durch­ strömt, die durch die Wellrippen strömt und ihre Wärme über die Wellrippen an die Kanäle 3 abgibt, die, was noch näher anhand der Fig. 3 und 4 beschrieben werden wird, als neben­ einanderliegende Kanäle in jeweils einem plattenförmigen Strangpreßprofil 12 ausgebildet sind. Kühlflüssigkeit strömt daher rechtwinklig zu der Durchströmungsrichtung 7 der Luft, die über einen von den Seitenteilen - und den nicht gezeigten Wasserkästen - umgebenen Eintrittsraum 6 einströmt und nach der Vorderkante 10 des Rippenrohrblockes zunächst die Ab­ schnitte 8 und 9 der Wellrippen zwischen den Strangpreßprofi­ len 12 durchströmt. Diese beiden Abschnitte 8 und 9 können beim Einsatz für Ladeluftkühler mit Wellrippen geringerer Wärmeleitfähigkeit ausgefüllt sein, so daß der Wärmeübergang an der Stelle der höchsten Ladelufttemperatur, die 235°C be­ tragen kann, etwas schlechter als in den nachfolgenden Berei­ chen ist. Man kann auf diese Weise verhindern, daß die Kühl­ flüssigkeit innerhalb der Kanäle 3 zum Sieden kommt.

Die Fig. 3 und 4 zeigen, daß die Kanäle 3 jeweils Teil eines Strangpreßprofiles 12 sind, das mindestens an einer Seiten­ kante mit einer durchlaufenden Leiste 14 versehen ist, der eine Nut 15 vorgelagert ist. Diese Ausbildung dient, wie Fig. 3, insbesondere aber auch die Fig. 5 und 6 zeigen, zum form­ schlüssigen Aneinandersetzen von zwei oder mehr Strangpreß­ profilen. Wie den Fig. 3 und 4 ohne weiteres entnehmbar ist, läßt sich der Rippenrohrblock in einfacher Weise dadurch her­ stellen, daß auf ein zunächst waagrecht gehaltenes Seitenteil 2 eine dünne Lotfolie 13, dann eine erste Schicht von Well­ rippen 4 und danach das Strangpreßprofil 12 mit dem über die Leiste 14 verbundenen zweiten Strangpreßprofil 12' aufgelegt wird, wonach wiederum eine Schicht von Wellrippen 4, weitere Strangpreßprofile 12 und die nächste Schicht von Wellrippen 4 paketweise aufeinandergeschichtet werden. Das so gebildete Pa­ ket wird dann verlötet, so daß der Rippenrohrblock fertigge­ stellt ist, ohne daß aufwendige Ausrichtarbeiten notwendig sind. Die Strangpreßprofile 12 bzw. 12' sind dabei beidseitig lotplattiert, so daß sie mit den angrenzenden Wellrippen 4 in bekannter Weise durch den Lötvorgang verbunden werden können.

Alternativ können anstelle der Plattierung Lötfolien zwischen Strangpreßprofilen und Wellrippen vorgesehen sein.

Die Fig. 5 und 6 zeigen in der Form etwas abgewandelte Strangpreßprofile 12", bei denen die Kanäle 3' jeweils ein Oval bilden. Die Ausbildung der Einhängeleiste 14' und der davorliegenden zum Einfügen einer Leiste 14' ausgelegten Nut 15' ist jedoch die gleiche wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3. Wie ohne weiteres erkennbar ist, ist die Ausrichtung der Leisten 14' bei aneinandergrenzenden Strangpreßprofilen 12" - ebenso bei den Strangpreßprofilen 12 und 12' - jeweils umgekehrt, so daß benachbarte Strangpreßprofile in Strömungs­ richtung 7 der Luft über die Leisten 14' und Nuten 15' form­ schlüssig zu einer Schicht aneinandergefügt werden können. Dies wird besonders deutlich aus der Fig. 6, die auch erken­ nen läßt, daß die Leisten 14' etwas über die Mitte der Dicke b der Strangpreßprofile 12" von der oberen Außenwand 16 aus zur unteren Seitenwand 17 vorstehen und daß demzufolge auch die an die Form der Leiste 14 angepaßte und dieser vorgela­ gerte Nut 15' entsprechend etwas tiefer ausgebildet ist. Die Leisten 14' - und die Nuten 15' - besitzen leicht konisch verlaufende Außenwände, so daß beim Aneinandersetzen von be­ nachbarten Strangpreßprofilen 12" ein Formschluß zwischen Nuten 15' und Leisten 14' und ein Verklemmen stattfindet. Die so zusammengefügten Strangpreßprofile, die die Form von Plat­ ten haben, lassen sich als Gesamtplatte auf eine Schicht von Wellrippen 4 auflegen. Da sowohl die Außenwand 16 als auch die Außenwand 17 lotplattiert ist oder in einer alternativen Ausführung an eine Lötfolie angrenzt, wird anschließend die feste Verbindung mit benachbarten Schichten ermöglicht.

Claims (7)

1. Rippenrohrblock für einen Wärmeübertrager, insbesondere einen Ladeluftkühler, der aus parallel zueinander ver­ laufenden Rohren (3) und jeweils zwischen diesen ange­ ordneten, lamellenartigen, von Luft durchströmten Well­ rippen (4) aufgebaut und in einen festen Rahmen einge­ setzt ist, der aus zwei die offenen Rohrenden umschlie­ ßenden Wasserkästen und aus zwei Seitenteilen (1, 2) besteht, wobei die Rohre als nebeneinanderliegende Ka­ näle (3) in einem plattenförmigen Strangpreßprofil (12, 12', 12") ausgebildet sind, das jeweils abwechselnd mit Wellrippen (4) und weiteren Strangpreßprofilen aufeinandergeschichtet und zum Rippenrohrblock zusam­ mengesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß Strangpreß­ profile und Wellrippen in Paketbauweise aufeinanderge­ schichtet und zwischen den Schichten von Wellrippen je­ weils mindestens zwei Strangpreßprofile (12, 12') in der Strömungsrichtung (7) der Luft hintereinander ange­ ordnet und untereinander formschlüssig verbunden sind.

2. Rippenrohrblock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Strangpreßprofile (12, 12', 12") mit pa­ rallel zu ihren Kanälen (3) verlaufenden, jeweils inei­ nandergreifenden Haken versehen sind.

3. Rippenrohrblock nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Haken jeweils als von einer Seitenwand (16) zur anderen (17) hin abragende Leisten (14, 14') ausgebildet sind, denen Nuten (15, 15') zur Aufnahme der Leisten des benachbarten Strangpreßprofiles vorge­ lagert sind.

4. Rippenrohrblock nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Leisten (14, 14') bis etwas über die Mitte der Dicke (b) des Strangpreßprofiles (12, 12', 12") hinausragen.

5. Rippenrohrblock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Strangpreßprofile (12, 12', 12") aus ei­ ner lötfähigen Metall-Legierung hergestellt sind.

6. Rippenrohrblock nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Strangpreßprofile (12, 12', 12") aus ei­ ner aushärtbaren Al-Legierung (AlMgSi0,5) bestehen.

7. Rippenrohrblock nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Strangpreßprofile (12, 12', 12") beidsei­ tig lotplattiert sind.