DE2651609A1

DE2651609A1 - Waermetauscher

Info

Publication number: DE2651609A1
Application number: DE19762651609
Authority: DE
Inventors: Eugene E Rhodes
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1975-11-28
Filing date: 1976-11-12
Publication date: 1977-06-08
Also published as: US3993125A; JPS5267860A; GB1497252A; JPS5421575B2; CA1064902A; DE2651609C2

Description

Z/DR-2 Ri uk Patentanmeldung

Wärmetauscher

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere einen Kühler für Kraftfahrzeuge, bei dem zwischen einem oberen und einem unteren Wasserkasten Röhren angeordnet sind, durch die Flüssigkeit strömt und ein Wärmeübergang zwischen dieser Flüs sigkeit und der Luft erfolgt. Dabei sind zwischen den Röhren den Wärmeübergang erhöhende und mit Schlitzen versehene Rippen angeordnet, die aus einem gefalteten, einen Blechstreifen bildenden Rippenelement bestehen. Die Rippenelemente wiederum sind mit ihren Biegekanten wärmeleitend mit den Röhren verbunden.

Wärmetauscher dieser Art sind bekannt,beispielsweise durch die US-Patentschrift 3 250 325. In dieser Patentschrift ist ein Kühler gezeigt, wie er für eine Verbrennungskraftmaschine verwendet werden kann. Der Kühler besitzt eine Vielzahl von parallel verlaufenden Röhrchen, die zwischen einem oberen und einem unteren Wasserkasten angeordnet sind. In Kontakt mit diesen Röhrchen stehen Elemente, die für einen erhöhten Wärmeaustausch sorgen sollen und die wärmeleitend mit diesen verbunden sind. Dadurch wird eine erhöhte Fläche für den Wärmeaustausch geschaffen. Wie aus der genannten US-Patent-

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schrift hervorgeht, werden als Rippen elemente bevorzugt gefaltete Metallbleche verwendet, die auf geeignete Weise durch Löten mit den Röhrchen ' verbunden sind. Jede der Rippenelemente besitzt eine ebene Grundfläche, die geschlitzt ist und die auf diese Weise eine Vielzahl von Durchströmöffnungen für die Umgebungsluft besitzt.

Das Bestreben bei der Fertigung von derartigen Wärmetauschern ist es, möglich geringe Materialstärken insbesondere auch für die Rippenelemente einzusetzen, um dadurch die Kosten niedrig zu halten und ein Optimum an Wärmeaustauschleistung zu erreichen. Die kleinste Materialdicke für das Blech der Rippenelemente, die bei bekannten F ertigungs verfahr en und Konstruktionen erreicht werden kann, ist etwa 0, 05588 mm (0, 0022 Inch).

In der US Patentschrift 1 257 201 ist gezeigt, wie die Randbereiche der Rippenelemente dadurch verstärkt sind, daß die Kanten umgebogen werden. Weiterhin ist in der US Patentschrift 3 191 418 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Rippen gezeigt und dargestellt, mit denen Rippen von einer Materialdicke zwischen 0, 06095 mm (0, 0024 Inch) und 0, 03810 mm (0, 0015 Inch) gefertigt werden können.

Diese bekannten Verfahren verwenden jedoch immer noch ein relativ dickes Material und Versuche, die Materialdicke weiter herunterzusetzen, sind bislang nicht erfolgreich gewesen. Wurde bislang dünneres Material verwendet, so kam es in der Regel zu Faltungen der Rippen, wodurch der gesamte Wärmetauscher weitgehend unbrauchbar wurde.

Es ist daher das Ziel der Erfindung, einen Wärmetauscher vorzuschlagen, bei dem unter Beibehaltung der Wärmetauscherleistung geringere Materialdicken für das Rippenelement Verwendung finden können. Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird somit Material gespart und es ermöglicht, zu geringeren Kosten einen Wärmetauscher mit gleicher Leistung zu produzieren.

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Das Ziel der Erfindung wird durch die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale erreicht.

Die Erfindung wird näher erläutert anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Teil eines er fin dungs gern äßen Wärmetauschers;

Fig. 2 eine Ansicht eines Rippenelementes vor endgültiger Fertigstellung;

Fig. 3 eine Darstellung des Rippen el em entes nach Fig. 2, wobei jedoch die er fin dung s gern äßen Faltrippen angeordnet sind;

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie 4-4 der Anordnung nach Fig. 3;

Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnittes, wie er in der Fig. 1 angegeben ist;

Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie 6-6 der Anordnung nach Fig. 5.

Der in den Figuren insgesamt mit 10 bezeichnete Kühler besitzt einen Block 11, der oben mit einem Wasserkasten 12 und unten mit einem nicht näher dargestellten unteren Wasserkasten verbunden ist. Der Anschluß des Kühlers kann in üblicher Weise an eine Verbrennungskraftmaschine erfolgen. Zur Weiterleitung der Kühlflüssigkeit vom oberen Wasserkasten zum unteren Wasserkasten ist im Block 11 eine Vielzahl von Rohren 13 angeordnet.

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Zwischen den Rohren 13 befinden sich Rippen 14. Die Rohre 13 sind nicht von kreisförmigem Querschnitt sondern weisen einen Querschnitt auf, wie er insbesondere aus der Fig. 6 hervorgeht.

Die Rippen 14 bestehen aus gefaltetem Metallblech, sie sind weiterhin mit Schlitzen versehen, durch die dann die Kühlluft streichen kann . Die Rippen bestehen aus Rippenelementen 16, wobei jedes Rippen element ein Basisteil 17 besitzt, das zwischen Biegekanten 18 angeordnet ist. Die Rippen 14 liegen zwischen den Seitenwänden 15 der Rohre 13 und sind in der Lage, einen ¥ärr meaustausch mit den Rohren vorzunehmen.

Die Mitte jedes Rippenelementes weist eine Longitudinalach.se auf, die parallel verläuft zur Longitudinalach.se der Rohre 13; die Rippen sind zwischen den Rohren 13 angeordnet und teilen den Luftraum zwischen den Rohren 13 in eine Vielzahl von kleineren Luftdur chtrittsöffnung en 19-

Jedes Basisteil 17 ist mit einer Vielzahl von Schlitzen 21 ausgestattet, durch die ebenfalls Luft von den Luftdur chtrittsöffnung en 19 zu einer anderen Luftdur chtrittsöffnung treten kann. Die Schlitze erstrecken sich über die gesamte Breite der Basisteile 17 und verlaufen im wesentlichen parallel zu den Seitenkanten 22 der Rippen el em en te.

Es soll hier darauf hingewiesen werden, daß die Seitenkanten parallel zu den Longitudinalachsen der Rippen 14 verlaufen. Die Schlitze 21 sind vorzugsweise in Gruppen angeordnet; zwischen den Gruppen der Schlitze befinden sich Bereiche 23, 24 und 25, wie insbesondere aus der Fig. 2hervorgeht.

Ein Rippenelement vor endgültiger Fertigstellung ist in der Fig. 2 dargestellt. Hier sind die Schlitze 21 bereits eingearbeitet worden, eine weitere Verformung des Elementes hat jedoch noch nicht stattgefunden. Es soll hier

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darauf hingewiesen werden, daß die Bereiche 23 und 25 breiter gehalten sind als der Bereich 24, der etwa in der Mitte des gesamten Bleches liegt. Der Grund dafür geht am besten aus den Fig. 3 und 4 hervor. Aus der Fig. ist ein Element zu ersehen, bei dem die Breite zwischen den Seitenkanten dadurch reduziert worden ist, daß das Element mit zwei Faltrippen 26 versehen wurde. Wie insbesondere aus dem Querschnitt nach der Fig. 4 zu ersehen ist, wird die Faltrippe 26 dadurch erzeugt, daß das Material umgelegt wird und somit im Bereich der Faltrippe diese Rippe die dreifache Dicke des Materials erhält. Die Faltrippe 26 erstreckt sich über die Lange der Rippe 14 in den Bereichen 23 und 25.

Nach Anbringung der Faltrippen 26 wird dann die Rippe gefaltet, wobei bekannte Verfahren angewendet werden könne, wie sie etwa in der US-Patentschrift 3 250 325 dargestellt sind.

Auch die Befestigung der Rippe 14 an den Rohren 13 geschieht auf konven tion eile Weise.

Wie insbesondere aus der Fig. 3 hervorgeht, sind die Rippen 14 so breit gehalten, daß zwei Reihen von Rohren 13 damit verbunden werden können. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 ist jedoch nur eine Reihe und die Hälfte der Rippe gezeigt. Gemäß der Erfindung ist es dabei vorteilhaft, wenn die Faltrippe 26 etwa in der Mitte des Rohres 13 an diesem befestigt ist.

durch Es ist der Mittelbereich der Rohre, bei dem die Ausdehnung der Rohre infolge der hohen Temperatur der durchfließenden Flüssigkeit das Basisteil 17 der Rippen unter Druck gesetzt wird. Die Faltrippe 26 ist dabei geeignet, einer Knickbewegung der Rippen zu widerstehen.

Durch die Anordnung der Faltrippen 26 können Rippen elemente aus sehr geringen Material stärken verwendet werden, was einer Einsparung von

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Fabrikationskosten und Gewicht gleichkommt. Bekannte Wärmetauscher, wie sie etwa zur Kühlung von Verbrennungskraftmaschinen verwendet werden, verwenden Materialstärken von mindestens 0, 05588 mm (0, 0022 Inch). Gemäß der Erfindung können jedoch Rippen elemente hergestellt werden, die eine Materialstärke von minimal 0, 0254 min (O₃ 001 Inch) bis 0, 02032 mm (0, 0008 Inch) besitzen. Die erfindungsgemäße Anordnung erlaubt somit Materialstärken, die etwa halb so dick sind wie bekannte Anordnungen.

Dieses Ergebnis kann nicht dadurch erreicht werden, daß lediglich die Kanten der Rippen elemente umgebördelt werden, wie das etwa in der US Patentschrift 1 257 201 dargestellt ist. Das ist deshalb nicht der Fall, weil die Verstärkung durch die Umbördelung nicht in dem Bereich der Rippen liegt, in dem die größten Kräfte auftreten.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung wird somit die Verwendung von Rippen aus sehr dünnem Material ermöglicht, wobei die Wärmetauscherleistung dadurch nicht negativ beeinflußt wird. Kosten für den Wärmetauscher sind jedoch fast proportional dem Gewicht der verwendeten Rippen, so daß gemäß der Erfindung eine wesentliche Einsparung erzielt werden kann.

Die Erfindung ist nicht auf das vorgestellte Ausführungsbeispiel beschränkt; vielmehr können Ausgestaltungen vorgenommen werden, sofern der Erfindung sgedanke nicht verlassen wird.

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Claims

Patentansprüche

Wärmetauscher, insbesondere Kühler für Kraftfahrzeuge, bei dem zwischen einem oberen und einem unteren Wasserkasten Röhren angeordnet sind, durch die Flüssigkeit strömt und ein Wärmeübergang zwischen dieser Flüssigkeit und Luft erfolgt, wobei zwischen den Röhren den Wärmeübergang erhöhende und mit Schlitzen versehene Rippen angeordnet sind, die aus einem gefalteten, einen Blechstreifen bildenden Rippenelement bestehen und die Rippenelemente mit den Biegekanten wärmeleitend mit den Röhren verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippenelemente (16) in Bereichen (23, 25), die plan sind und zwischen den Bereichen mit Schlitzen (21) liege^mit versteifenden Faltrippen (26) versehen sind, wobei die Faltrippen (26) senkrecht zu den Biegekanten (18) der Rippenelemente (16) verlaufen sowie die Biegekanten (18) in den Bereichen überkreuzen, an denen die Rippen elemente (18) mit den Rohren (13) verbunden sind.

Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Faltrippen (26) durch einmaliges Umlegen die dreifache Materialstärke des Materials der Umgebungsbereiche (23, 25) aufweisen.

Wärmetauscher nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr Faltrippen (26) parallel laufend in einem einstückigen Rippen element (16) angeordnet sind.

Wärmetauscher nach Anspruch 1 bis 3, dadurch -gekennzeichnet, daß als Material für die Rippenelemente (16) Blech, vorzugsweise Kupferblech, in einer mittleren Stärke von 0, 0254 mm bis 0, 02032 mm minimum (0, 001 Inch bis 0, 0008 Inch) verwendet ist.

Wärmetauscher nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (13) ovalen Querschnitt aufweisen, wobei die Faltrippen (26)

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in der Mitte der Seitenwand (15) der Rohre (13) mit dem Rippenelement verbunden sind.

6. "Wärmetauscher nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippenelemente (16) durch Löten mit den Rohren (13) verbunden sind.

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