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EP1616143A1 - Wärmeübertrager, insbesondere ladeluftkühler für kraftfahrzeuge - Google Patents

Wärmeübertrager, insbesondere ladeluftkühler für kraftfahrzeuge

Info

Publication number
EP1616143A1
EP1616143A1 EP04722246A EP04722246A EP1616143A1 EP 1616143 A1 EP1616143 A1 EP 1616143A1 EP 04722246 A EP04722246 A EP 04722246A EP 04722246 A EP04722246 A EP 04722246A EP 1616143 A1 EP1616143 A1 EP 1616143A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat exchanger
strips
tube
exchanger according
designed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP04722246A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1616143B1 (de
Inventor
Karsten Emrich
Stefan Weise
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mahle Behr GmbH and Co KG
Original Assignee
Behr GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Behr GmbH and Co KG filed Critical Behr GmbH and Co KG
Publication of EP1616143A1 publication Critical patent/EP1616143A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1616143B1 publication Critical patent/EP1616143B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0219—Arrangements for sealing end plates into casing or header box; Header box sub-elements
    • F28F9/0224—Header boxes formed by sealing end plates into covers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/053—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight
    • F28D1/0535—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight the conduits having a non-circular cross-section
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/008—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for vehicles
    • F28D2021/0082—Charged air coolers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2225/00—Reinforcing means
    • F28F2225/08—Reinforcing means for header boxes

Definitions

  • Heat exchangers in particular charge air coolers for motor vehicles
  • the invention relates to a heat exchanger, in particular a charge air cooler for motor vehicles according to the preamble of claim 1.
  • heat exchangers for motor vehicles such as. B. Intercooler and coolant cooler are made of aluminum (aluminum alloys) and soldered, either only the heat exchanger block or the entire heat exchanger including header boxes.
  • the heat exchanger block in particular in the case of charge air coolers, is constructed from a series of flat tubes between which corrugated fins are arranged. The tube ends of the flat tubes are received in openings, so-called passages of the tube sheet, and are soldered to the passages. This creates a tight and tight pipe / floor connection.
  • the collecting boxes are soldered or welded to the tube sheets.
  • the tube sheet has a circumferential edge strip which grips over or under the collecting box and thus forms a soldering surface.
  • the passages in the tube sheet extend over its entire depth, ie from long side to long side, with a transition area between the narrow sides of the passages and the edge strips consists of the gutter-like, z. B. is approximately U-shaped.
  • the tube sheet thus has an approximately rectangular-shaped, possibly circumferential channel, which is composed of two parallel longitudinal and two parallel narrow sides. The long sides of the tube sheet face the narrow sides of the passages.
  • the collecting tanks are affected by the internal pressure of the heat transfer medium, e.g. B. compressed charge air.
  • a reinforcement is provided in the transition area of the tube sheet.
  • This has the advantage that inadmissible deformation or bending of the tube sheet in the transition area is avoided and the harmful stress peaks are reduced.
  • the tube sheet which has approximately the same wall thickness in the remaining area due to its production from a sheet metal plate, is therefore less deformable on the long sides in the area of the narrow tube sides. This means that the pipe / floor connection is less or hardly subjected to bending, but essentially to shear, which represents a much more favorable load.
  • the transition area can be strengthened by means of various constructive solutions, which result from the subclaims as advantageous configurations.
  • the reinforcement can be designed as a material thickening, which leads to increased flexural rigidity of the transition area. In manufacturing this could be done by compressing the material.
  • Another advantageous possibility of reinforcement consists in stiffening the tube sheet in the transition area, for. B. by one or more beads. This would result in increased resistance to deformation by increasing the stability while maintaining the wall thickness of the tube sheet.
  • the beads should preferably be arranged in the area of the narrow sides of the passages in order to achieve increased bending rigidity there.
  • the reinforcement is designed as a profiled strip which fills the channel-like transition area and is soldered to the tube sheet.
  • reinforcement d. H. by an additional part, which is connected to the tube sheet to form a rigid area.
  • a connection d. H. created a fixed bridge that prevents bending or deformation of the transition area. In this way, the harmful bending stresses are "kept away" from the pipe / floor connection.
  • the profile strip is integrally formed or integrated with the collecting box, ie it forms an extension of the longitudinal edges of the collecting box downwards, ie in the direction of the tube sheet.
  • the profile strip is designed as a (separate) insert strip, ie an additional part which is inserted into the channel-like transition area and soldered to the tube sheet.
  • the profile or insert strips have recesses towards the inside of the tube sheet in the area of the narrow tube sides, which partially encompass the passages, ie. H. rest on the narrow sides and corner areas and support them. This also protects the corner areas of the pipes from harmful voltage peaks.
  • Fig. 2 is a view of the charge air cooler according to FIG. 1 with hatched
  • F Fiigg .. 3 3 is a sectional view of the charge air cooler according to FIGS. 1 and 2,
  • Fig. 4a shows a cross section of the tube sheet
  • Fig. 5 shows another embodiment of the invention with integrated
  • Profile strip. 1 shows a detail, ie a “disk” of an intercooler in the area of the intercooler and the pipe / floor connection. Intercoolers of this type are used for cooling compressed intercooling air in motor vehicles, in particular commercial vehicles.
  • a collecting box 1 also intercooler box is U-shaped in cross-section and preferably made of an aluminum alloy. Overall, the collecting box 1 has the shape of an elongated box, which can be produced by deep drawing or casting.
  • the U-profile of the collecting box 1 has two legs 2, 3
  • the collecting box 1 is inserted into a tube sheet 4 which has longitudinal edge strips 5, 6 which are angled approximately perpendicularly to a base plate 7.
  • the base plate 7 has a large number of passages, from which is shown here only a passage 8 which receives a tube end 9a of a flat tube 9
  • the entire heat transfer or charge air cooler thus has a large number of flat tubes, between which corrugated fins (not shown) are arranged, which form secondary heat exchange surfaces for ambient air.
  • the legs 2, 3 of the box section have on their lower, ie open side, connecting sections 2a, 3a which overlap with the edge strips 5, 6 of the tube sheet 4 and are soldered to one another in this area. Below the lower edges of the connecting sections 2a, 3a, so-called insert strips 10, 11 are shown hatched.
  • FIG. 2 shows the collecting tank 1 according to FIG. 1 as a view, ie in a section before the passage 8.
  • the tube sheet 4 is - as is known from the prior art - made from a sheet metal plate and therefore essentially has a constant wall thickness s ; the passages 8 are directed inwards, ie towards the side of the box 1.
  • the tubes 9 stand with their tube ends 9a inward beyond the passage 8. In a further embodiment, not shown, the passages are directed outwards.
  • the tubes can protrude above a tube sheet surface or advantageously end under such a tube sheet surface.
  • the flat bottom plate 7 is on the long sides of the tube sheet 4, d. H. outside of the passages 8, but within the edge strips 5, 6 formed groove-like, this groove on the one hand merging into the base plate 7 and on the other hand into the edge strips 5, 6, d. H. Transitional areas 12, 13 forms. These transition areas 12, 13 thus form longitudinal beads to increase the stability of the tube sheet 4. Due to the load on the box 1 due to the internal pressure, caused by the compressed charge air, compressive and / or tensile forces arise in the longitudinal sides 2, 3 of the box 1 , which are transferred to the edge strips 5, 6 of the base and cause bending stresses and deformations in the transition areas 12, 13.
  • the insert strips 10, 11 which are designed as profile strips and have a profile which corresponds to that of the transition regions 12, 13.
  • the insert strips 10, 11 are thus on the outside against the edge strips 5, 6, at the bottom on the channel-like transition regions 12, 13 and on the inside on the narrow sides of the passages 8. Air gaps 14, 15 are left above the edge strips 10, 11.
  • the insert strips 10, 11, which preferably also consist of an aluminum alloy, are soldered to the base 4, i. H. in one operation with the entire heat exchanger.
  • FIG. 3 shows a sectional illustration in a plane parallel to the drawing plane according to FIG. 2.
  • the passages 8 in particular are clearly recognizable in their profile: the passages 8 form an acute angle with the outer wall of the tube 9, which after soldering is filled with a solder meniscus 16. Above the solder meniscus, the pipe bears against the passage 8 with a relatively narrow gap.
  • the passage 8 forms - how mentioned - with the two outer edge strips 5, 6 of the bottom, the transition regions 12, 13, which here have the shape of an asymmetrical U in cross section and are filled in by the insert strips 10, 11.
  • the narrow sides of the passages - a fixed bridge is formed by the insert strips 10, 11, which prevents deformation of the transition areas 12, 13.
  • the stress peaks occurring in the prior art are thus reduced and the pipe / floor connection in the area of the narrow sides is considerably relieved.
  • the air box 1 can thus withstand higher pressures.
  • Fig. 4 shows a sectional view along the line IV-IV, as shown in Fig. 4a.
  • the passages 8 have an approximately rectangular internal and external cross section, corresponding to the shape of the tubes 9 (not shown here), with long sides 8a and narrow sides 8b.
  • the insert strips 10, 11 nestle against the narrow sides 8b of each swipe, i. H. they have recesses 10a, 11a in the shape of the narrow sides 8b in the region of the narrow sides 8b. This nestling of the insert strips 10, 11 in connection with the soldering results in very good support of the opposing floor areas, i. H. a rigid bandage.
  • the recesses 10a, 11a can be produced by stamping.
  • FIG. 4a shows the tube sheet 4 in cross section with the passages 8 which have an outer conical region 8c and an inner cylindrical region 8d (adapted to the cross section of the flat tubes 9).
  • the conical area 8c also serves as an insertion bevel for the pipe ends 9a.
  • the passages 8 are produced by punching holes from the tube sheet plate 7 (see FIG. 2).
  • 5 shows a further embodiment of the invention, in which the previously described insert strips are integrated with the air box, that is to say are formed integrally with it here.
  • the tube sheet 4 is unchanged; the collecting box 17 has connection areas 17a, 17b, the lower edges of which are formed as profile strips 18, 19 which form the channel-like
  • the same effect as described above is achieved with this solution, i. H. a reinforcement of the transition areas 12, 13.
  • the box 17 is produced as a cast or injection-molded part, the rounded profile strips 18, 19 can easily be produced by appropriate design of the mold. In this configuration of the air box 17 with the profiled lower edges 18, 19 there is no need to insert the previously described insert strips, i. H. one operation is saved. Similarly, the profile strips can also be attached to the lower edges of the air box, for. B. by gluing.
  • connection area Long side a connection area
  • connection area Long side a connection area
  • Transition area 3 Transition area 4 Gap 5 Gap 6 Lot meniscus 7 Collection box 7a Connection area 7b Connection area 8 Integrated profile bar 9 Integrated profile bar

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
  • Details Of Heat-Exchange And Heat-Transfer (AREA)

Description

BEHR GmbH & Co. KG Mauserstraße 3, 70469 Stuttgart
Wärmeübertrager, insbesondere Ladeluftkühler für Kraftfahrzeuge
Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager, insbesondere einen Ladeluftkühler für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Bekannte Wärmeübertrager für Kraftfahrzeuge, wie z. B. Ladeluftkühler und Kühlmittelkühler werden aus Aluminium (Aluminiumlegierungen) hergestellt und gelötet, entweder nur der Wärmeübertragerblock oder der gesamte Wärmeübertrager einschließlich Sammelkästen. Der Wärmeübertragerblock, insbesondere bei Ladeluftkühlern ist aus einer Reihe von Flachrohren aufgebaut, zwischen denen Wellrippen angeordnet sind. Die Rohrenden der Flachrohre sind in Öffnungen, so genannten Durchzügen des Rohrbodens aufgenommen und werden mit den Durchzügen verlötet. Dadurch entsteht eine feste und dichte Rohr/Boden-Verbindung. Die Sammelkästen sind mit den Röhrböden verlötet oder verschweißt. Für die Verbindung zwischen Sammelkasten und Rohrboden weist der Rohrboden eine umlaufende Randleiste auf, die den Sammelkasten über- oder untergreift und somit eine Lötfläche bildet. Die Durchzüge im Rohrboden erstrecken sich über dessen gesamte Tiefe, d. h. von Längsseite zu Längsseite, wobei zwischen den Schmalseiten der Durchzüge und den Randleisten ein Übergangsbereich besteht, der rinnenartig, z. B. annähernd U-förmig ausgebildet ist. Der Rohrboden weist somit eine etwa rechteckförmig ausgebildete, gegebenenfalls umlaufende Rinne auf, die sich aus zwei parallelen Längs- und zwei parallelen Schmalseiten zusammensetzt. Die Längsseiten des Rohrbodens liegen den Schmalseiten der Durchzüge gegenüber. Im Betrieb werden die Sammelkästen durch den Innendruck des Wärmeübertragemediums, z. B. komprimierte Ladeluft belastet. Dabei entstehen im Übergangsbereich zwischen den Längsseiten des Rohrbodens und den Schmalseiten der Durchzüge Verformungen infolge von Biegespannungen, die im Bereich der Schmal- seiten der Durchzüge zu Spannungsspitzen führen. Insbesondere die Rohr/Boden-Verbindung wird an ihrer Schmalseite und in den Rohreckbereichen durch diese Spannungen und Verformungen dermaßen beansprucht, dass es zu Undichtigkeiten des Wärmeübertragers kommen kann.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Rohr/Boden-Verbindung bei einem Wärmeübertrager der eingangs genannten Art zu verbessern und ungünstige Beanspruchungen zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Er- findungsgemäß ist in dem Übergangsbereich des Rohrbodens eine Verstärkung vorgesehen. Damit wird der Vorteil erreicht, dass eine unzulässige Verformung bzw. Durchbiegung des Rohrbodens im Übergangsbereich vermieden und die schädlichen Spannungsspitzen abgebaut werden. Der Rohrboden, der im übrigen Bereich aufgrund seiner Herstellung aus einer Blechplatine ungefähr die gleiche Wandstärke aufweist, wird also an den Längsseiten im Bereich der Rohrschmalseiten weniger verformbar. Damit wird die Rohr/Boden-Verbindung weniger oder kaum noch auf Biegung, sondern im Wesentlichen auf Schub beansprucht, was eine wesentlich günstigere Belastung darstellt. Die Verstärkung des Übergangsbereiches kann durch verschiedene konstruktive Lösungen realisiert werden, die sich als vorteilhafte Ausgestaltungen aus den Unteransprüchen ergeben. Beispielsweise kann die Verstärkung als Materialverdickung gestaltet werden, was zu einer erhöhten Bie- gesteifigkeit des Übergangsbereiches führt. Herstellungsmäßig könnte dies durch Stauchen des Materials erfolgen. Eine andere vorteilhafte Möglichkeit der Verstärkung besteht in einer Versteifung des Rohrbodens im Übergangsbereich, z. B. durch eine oder mehrere Sicken. Damit würde durch Erhöhung der Stabilität bei gleich bleibender Wandstärke des Rohrbodens ein erhöhter Verformungswiderstand erreicht werden. Die Sicken sind vorzugsweise im Bereich der Schmalseiten der Durchzüge anzuordnen, um dort eine erhöhte Biegesteifigkeit zu erzielen.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Ver- Stärkung als Profilleiste ausgebildet, die den rinnenartigen Übergangsbereich ausfüllt und mit dem Rohrboden verlötet ist. Mit dieser Profilleiste wird ebenfalls eine Verstärkung erzielt, d. h. durch ein zusätzliches Teil, welches mit dem Rohrboden zu einem biegesteifen Bereich verbunden wird. Zwischen der äußeren Randleiste des Rohrbodens und der Schmalseite des Durchzuges wird somit eine Verbindung, d. h. eine feste Brücke geschaffen, die eine Durchbiegung oder Verformung des Übergangsbereiches verhindert. Damit werden die schädlichen Biegespannungen von der Rohr/Boden- Verbindung „ferngehalten"
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Profilleiste einstückig mit dem Sammelkasten ausgebildet oder integriert, d. h. sie bildet eine Verlängerung der Längskanten des Sammelkastens nach unten, d. h. in Richtung des Rohrbodens. Damit entsteht kein zusätzlicher Fertigungsoder Montageaufwand, da der Sammelkasten wie bisher auf den Boden auf- gesetzt und mit diesem verlötet wird. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Profilleiste als (separate) Einlegeleiste ausgebildet, d. h. ein zusätzliches Teil, welches in den rinnenartigen Übergangsbereich eingelegt und mit dem Rohrboden verlötet wird. Diese Lösung hat den Vorteil, dass weder am Rohrboden noch am Sammelkasten Veränderungen vorgenommen werden müssen. Beispielsweise können solche Einlegeleisten für Wärmeübertrager, insbesondere Ladeluftkühler eingesetzt werden, die für höhere Ladeluftdrücke verwendet werden sollen. Somit kann mit dieser einfachen, gezielten Maßnahme der- selbe Kühler den höheren Betriebsbeanspruchungen angepasst werden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weisen die Profil- bzw. Einlegeleisten zur Innenseite des Rohrbodens hin im Bereich der Rohrschmalseiten Ausnehmungen auf, die die Durchzüge teilweise umgreifen, d. h. an den Schmalseiten und Eckbereichen anliegen und sich gegenüber diesen abstützen. Damit werden insbesondere auch die Eckbereiche der Rohre vor schädlichen Spannungsspitzen bewahrt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 einen Ausschnitt eines Ladeluftkühlers,
Fig. 2 eine Ansicht des Ladeluftkühlers gemäß Fig. 1 mit schraffierten
Einlegeleisten, F Fiigg.. 3 3 eine Schnittdarstellung des Ladeluftkühlers gemäß Fig. 1 und 2,
Fig. 4 eine Ansicht auf den Rohrboden mit schraffierten Einlegleisten,
Fig. 4a einen Querschnitt des Rohrbodens und
Fig. 5 eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit integrierter
Profilleiste. Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt, d. h. eine „Scheibe" eines Ladeluftkühlers im Bereich des Ladeluftkastens und der Rohr/Boden-Verbindung. Derartige Ladeluftkühler werden für die Kühlung von komprimierter Ladeluft in Kraftfahrzeugen, insbesondere Nutzfahrzeugen verwendet. Ein Sammelkasten 1 (auch Ladeluft-Kasten genannt) ist im Querschnitt U-förmig ausgebildet und vorzugsweise aus einer Aluminiumlegierung hergestellt. Insgesamt weist der Sammelkasten 1 die Form eines länglichen Kastens auf, der durch Tiefziehen oder Gießen hergestellt werden kann. Das U-Profil des Sammelkastens 1 weist zwei Schenkel 2, 3 auf, die die Längsseiten des Ladeluftkastens bil- den. Der Sammelkasten 1 ist in einen Rohrboden 4 eingesetzt, der längsseitige Randleisten 5, 6 aufweist, die etwa senkrecht gegenüber einer Bodenplatte 7 abgewinkelt sind. Die Bodenplatte 7 weist eine Vielzahl von Durchzügen auf, von welchen hier nur ein Durchzug 8 dargestellt ist, welcher ein Rohrende 9a eines Flachrohres 9 aufnimmt. Der ganze Wärmeübertrage bzw. Ladeluftkühler weist somit eine Vielzahl von Flachrohren auf, zwischen welchen nicht dargestellte Wellrippen angeordnet sind, die Sekundärwärmeaustauschflächen für Umgebungsluft bilden. Die Schenkel 2, 3 des Kastenprofils weisen an ihrer unteren, d. h. offenen Seite Verbindungsabschnitte 2a, 3a auf, die mit den Randleisten 5, 6 des Rohrbodens 4 überlap- pen und in diesem Bereich miteinander verlötet sind. Unterhalb der Unterkanten der Verbindungsabschnitte 2a, 3a sind, schraffiert dargestellt, so genannte Einlegeleisten 10, 11 angeordnet.
Fig. 2 zeigt den Sammelkasten 1 gemäß Fig. 1 als Ansicht, d. h. in einer Schπittebeπe vor dem Durchzug 8. Der Rohrboden 4 wird - wie aus dem Stand der Technik bekannt - aus einer Blechplatine hergestellt und weist daher im Wesentlichen eine konstante Wandstärke s auf; die Durchzüge 8 sind nach innen, d. h. zur Seite des Kastens 1 hin gerichtet. Die Rohre 9 stehen mit ihren Rohrenden 9a nach innen über den Durchzug 8 hinaus. Bei einem weiteren, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Durchzüge nach außen gerichtet. Die Rohre können dabei über eine Rohrbodenoberfläche hinausstehen oder vorteilhaft unter einer solchen Rohrbodenoberfläche enden.
Die ebene Bodenplatte 7 ist an den Längsseiten des Rohrbodens 4, d. h. außerhalb der Durchzüge 8, jedoch innerhalb der Randleisten 5, 6 rinnenartig ausgebildet, wobei diese Rinne einerseits in die Bodenplatte 7 und andererseits in die Randleisten 5, 6 übergeht, d. h. Übergangsbereiche 12, 13 bildet. Diese Übergangsbereiche 12, 13 bilden somit Längssicken zur Erhö- hung der Stabilität des Rohrbodens 4. Aufgrund der Belastung des Kastens 1 durch den Innendruck, hervorgerufen durch die komprimierte Ladeluft, entstehen in den Längsseiten 2, 3 des Kastens 1 Druck- und/oder Zugkräfte, die sich auf die Randleisten 5, 6 des Bodens übertragen und in den Übergangsbereichen 12, 13 Biegespannungen und Verformungen hervorrufen. Hier setzt die Erfindung durch die Anordnung der Einlegeleisten 10, 11 ein, die als Profilleisten ausgebildet sind und ein Profil aufweisen, welches dem der Übergangsbereiche 12, 13 entspricht. Die Einlegeleisten 10, 11 liegen somit außen an den Randleisten 5, 6, unten an den rinnenartigen Übergangsbereichen 12, 13 und innen an den Schmalseiten der Durchzüge 8 an. Oberhalb der Randleisten 10, 11 sind Luftspalte 14, 15 belassen. Wie bereits erwähnt, werden die Einlegeleisten 10, 11 , die vorzugsweise ebenfalls aus einer Aluminiumlegierung bestehen, mit dem Boden 4 verlötet, d. h. in einem Arbeitsgang mit dem gesamten Wärmeübertrager.
Fig. 3 zeigt eine Schnittdarstellung in einer Ebene parallel zu der Zeichenebene gemäß Fig. 2. In dieser Darstellung sind insbesondere die Durchzüge 8 in ihrem Profil deutlich erkennbar: die Durchzüge 8 bilden mit der Außenwandung des Rohres 9 einen spitzen Winkel, der nach dem Löten mit einem Lotmeniskus 16 gefüllt ist. Oberhalb des Lotmeniskus liegt das Rohr am Durchzug 8 mit einem relativ engen Spalt an. Der Durchzug 8 bildet - wie erwähnt - mit den beiden äußeren Randleisten 5, 6 des Bodens die Übergangsbereiche 12, 13, die hier im Querschnitt die Form eines asymmetrischen U aufweisen und durch die Einlegeleisten 10, 11 ausgefüllt sind. Zwischen den Randleisten 5, 6 und den Durchzügen 8 - genauer gesagt: den Schmalseiten der Durchzüge - wird durch die Einlegeleisten 10, 11 eine feste Brücke gebildet, die eine Verformung der Übergangsbereiche 12, 13 verhindert. Damit werden die im Stand der Technik auftretenden Spannungsspitzen abgebaut, und die Rohr/Boden-Verbindung wird im Bereich der Schmalseiten erheblich entlastet. Der Luftkasten 1 kann somit höheren Drücken standhalten.
Fig. 4 zeigt eine Schnittdarstellung längs der Linie IV-IV, wie sie in Fig. 4a eingezeichnet ist. Die Durchzüge 8 weisen - entsprechend der Form der hier nicht dargestellten Rohre 9 - einen etwa rechteckförmigen Innen- und Außenquerschnitt auf, mit Längsseiten 8a und Schmalseiten 8b. Die Einlegeleisten 10, 11 schmiegen sich an die Schmalseiten 8b eines jeden Durchzuges an, d. h. sie weisen im Bereich der Schmalseiten 8b Ausnehmungen 10a, 11 a in der Form der Schmalseiten 8b auf. Diese Anschmiegung der Einlegeleisten 10, 11 ergibt in Verbindung mit der Verlötung eine sehr gute Abstützung der sich gegenüberliegenden Bodenbereiche, d. h. einen biegesteifen Verband. Die Ausnehmungen 10a, 11 a können durch Prägen hergestellt werden.
Fig. 4a zeigt den Rohrboden 4 im Querschnitt mit den Durchzügen 8, die einen äußeren konischen Bereich 8c und einen inneren zylindrischen (dem Querschnitt der Flachrohre 9 angepassten) Bereich 8d aufweisen. Der konische Bereich 8c dient auch als Einführschräge für die Rohrenden 9a. Die Durchzüge 8 werden durch Loch-Stanz-Prägen aus der Rohrbodenplatte 7 (vgl. Fig. 2) hergestellt. Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die zuvor beschriebenen Einlegeleisten mit dem Luftkasten integriert sind, d. h. hier einstückig mit diesem ausgebildet sind. Der Rohrboden 4 ist unverändert; der Sammelkasten 17 weist Verbindungsbereiche 17a, 17b auf, deren Unterkanteπ als Profilleisten 18, 19 ausgebildet sind, die die rinnenartigen
Übergangsbereiche 12, 13 des Bodens 4 ausfüllen. Prinzipiell wird mit dieser Lösung der gleiche Effekt - wie zuvor beschreiben - erreicht, d. h. eine Verstärkung der Übergangsbereiche 12, 13. Sofern der Kasten 17 als Gussoder Spritzgussteil hergestellt wird, können die gerundeten Profilleisten 18, 19 ohne Weiteres durch entsprechende Gestaltung der Gussform hergestellt werden. Bei dieser Ausbildung des Luftkastens 17 mit den profilierten Unterkanten 18, 19 entfällt also das Einlegen der zuvor beschriebenen Einlegeleisten, d. h. ein Arbeitsgang wird eingespart. In ähnlicher Weise können die Profilleisten auch an den Unterkanten des Luftkastens befestigt sein, z. B. durch Kleben.
Weitere hier nicht dargestellte Lösungen für eine Verstärkung der Übergangsbereiche sind möglich, z. B. eine Verstärkung durch Sicken, d. h. eine Erhöhung der Biegesteifigkeit durch entsprechende Formgebung zur Erhö- hung des Widerstandsmomentes. Die Sicken können bei der Herstellung des Bodens im Bereich der Schmalseiten der Durchzüge mit eingefomt werden. Ferner besteht die Möglichkeit, den Übergangsbereich mit einer größeren Wandstärke auszubilden, was beispielsweise durch Stauchen des Bodens im Übergangsbereich erfolgen kann. Auch diese Lösungen haben zur Folge, dass die schädlichen Spannungsspitzen im Bereich der Rohr/Boden-
Verbindung, d. h. im Bereich der Schmalseiten und der Rohreckbereiche abgebaut werden. Bezugszahlen
Ladeluftkasten
Längsseite a Verbindungsbereich
Längsseite a Verbindungsbereich
Rohrboden
Randleiste
Randleiste
Bodenplatte
Durchzug a Längsseite b Schmalseite c konischer Bereich d zylindrischer Bereich
Flachrohr a Rohrende
Einlegeleiste 1 Einlegeleiste
Übergangsbereich 3 Übergangsbereich 4 Spalt 5 Spalt 6 Lotmeniskus 7 Sammelkasten 7a Verbindungsbereich 7b Verbindungsbereich 8 integrierte Profilleiste 9 integrierte Profilleiste

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Wärmeübertrager, insbesondere Ladeluftkühler für Kraftfahrzeuge mit Rohrenden (9a) aufweisenden Flachrohren (9), Sammelkästen (1 ), die mit Rohrböden (4) verbunden, insbesondere verlötet sind, wobei die Rohrböden (4) Öffnungen (8) mit Längsseiten (8a) und Schmalseiten (8b) zur Aufnahme der Rohrenden (9a), ferner Randleisten (5, 6) und rinnenartig ausgebildete Übergangsbereiche (12, 13) zwischen den Schmalseiten (8b) und den Randleisten (5, 6) aufweisen und wobei die Rohrenden (9a) in den Öffnungen (8) verlötet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergangsbereiche (12, 13) eine Verstärkung aufweisen.
2. Wärmeübertrager nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkung als Materialverdickung ausgebildet ist.
3. Wärmeübertrager nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkung als Versteifung, insbesondere als Sicke ausgebildet ist.
4. Wärmeübertrager nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkung als Profilleiste ausgebildet ist, die den Übergangsbereich (12, 13) zumindest teilweise ausfüllt und mit dem Rohrboden (4) verlötet ist.
5. Wärmeübertrager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilleisten (18, 19) einstückig mit dem Sammelkasten (17) ausgebildet sind.
6. Wärmeübertrager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilleisten als Einlegeleisten (11 , 12) ausgebildet sind.
7. Wärmeübertrager nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen als nach innen gerichtete Durchzüge (8) ausgebildet sind und dass die Profileisten (10, 11 ) Ausnehmungen
(10a, 11 a) aufweisen, die an die Form der Schmalseiten (8b) der Durchzüge (8) angepasst sind.
8. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass die Öffnungen als nach außen gerichtete Durchzüge ausgebildet sind.
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