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EP1687583A1 - Wärmeübertrager, insbesondere ladeluftkühler für kraftfahrzeuge - Google Patents

Wärmeübertrager, insbesondere ladeluftkühler für kraftfahrzeuge

Info

Publication number
EP1687583A1
EP1687583A1 EP04818769A EP04818769A EP1687583A1 EP 1687583 A1 EP1687583 A1 EP 1687583A1 EP 04818769 A EP04818769 A EP 04818769A EP 04818769 A EP04818769 A EP 04818769A EP 1687583 A1 EP1687583 A1 EP 1687583A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat exchanger
tube ends
flat tube
exchanger according
deflecting
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.)
Withdrawn
Application number
EP04818769A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Reinhard Heine
Reinhard Kull
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 EP1687583A1 publication Critical patent/EP1687583A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • F28F9/026—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits
    • F28F9/0282—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits by varying the geometry of conduit ends, e.g. by using inserts or attachments for modifying the pattern of flow at the conduit inlet or outlet
    • 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
    • F28D1/05366—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators
    • 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
    • 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
    • F28F2225/04—Reinforcing means for conduits
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S165/00—Heat exchange
    • Y10S165/906—Reinforcement

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 - known from DE-A 198 57 435.
  • the tube / base connection is often designed in such a way that the tube base has openings formed as inward-directed passages, into which the tubes are inserted and protrude inward beyond the passages.
  • the pipes often flat pipes, are soldered to the passages or the floor. This geometry of the pipe / floor connection is not flow-favorable for the inflow of the heat transfer medium from the collecting box into the pipe ends, in particular in the case of charge air coolers, where the charge air has a relatively high flow rate. The problem of a relatively high pressure drop thus arises in the inlet area of the pipe ends.
  • DE-A 198 57 435 has therefore proposed a so-called deflection plate which is placed on the tube sheet and covers the areas between the passages or tube ends.
  • the baffle plate has rounded profiles so that the flow, i.e. H. the flow of the charge air is redirected and the pressure losses are reduced.
  • This deflection plate is preferably made of plastic, is placed on the metallic tube sheet and held by mechanical means. Due to the relatively high charge air temperature
  • a uniform, integrated component is provided, which both has a favorable influence on the flow in the inlet region of the tubes and also reinforces the tube ends.
  • This component thus fulfills two functions and can easily, i. H. can be assembled in one operation.
  • the integrated component is made of a metallic material, in particular an aluminum Made of material or an aluminum alloy, the reinforcing means being soldered to the flat tube ends. This results in a materially stiffening or reinforcement of the pipe / floor connection, and the risk of cracking is considerably reduced.
  • the integrated component with deflection and reinforcing means is made from a sheet metal plate, i. H. advantageously by punching, embossing and folding.
  • the integrated component has fingers or “tines” in the manner of a rake, which are inserted into the flat tubes in the area of their narrow sides.
  • the fingers or tines are connected to one another, ie from tube to tube by longitudinal webs, which are in turn physically connected to one another by crosspieces, these crosspieces covering the areas between the narrow sides of the flat tubes and thus acting as deflection elements for the flow.
  • Two adjacent crosspieces each form a kind of inlet funnel for a flat tube end. This results in a low pressure drop.
  • the integrated component extends over the entire tube sheet, so that the inlet losses for each tube are reduced uniformly, which means a lower pressure drop for the entire heat exchanger.
  • the pipes are reinforced by inserting the integrated fingers or “prongs”.
  • the component can also be designed in such a way that fingers are only intended for the critical pipe / floor connections, for example the outermost pipes would avoid unnecessary reinforcement of pipes that are not at risk and thus save weight.
  • Show it 1 is an integrated component for flow deflection and pipe reinforcement in a perspective view
  • FIG. 2 shows the component according to FIG. 1 in a side view
  • FIG. 3 shows the component in a section along the line III-III in FIG. 2
  • FIG. 4 shows a view from above of the component according to FIG. 1,
  • FIG. 5 shows a section through the component along the line V-V in FIG. 4,
  • FIG. 6 shows a detail of an intercooler with an integrated component as shown in FIG. 1,
  • FIG. 7 shows a side view of the charge air cooler according to FIG. 6,
  • FIG. 8 shows a section along the line VIII-VIII in FIG. 7,
  • Fig. 9 is a top view of the charge air cooler with an integrated component
  • Fig. 1 shows a perspective view of an integrated component 1, which is intended for a charge air cooler shown in Figures 6 to 10 and serves on the one hand to influence the charge air flow and on the other hand to reinforce the pipes of the charge air cooler.
  • the integrated component 1 essentially consists of . three elements, namely cross webs 2, longitudinal webs 3 and fingers 4.
  • the number of cross webs 2 and fingers 4 is arbitrary, ie at least one cross web 2 and at least two fingers 4 on each side, each of which is connected by a longitudinal web 3.
  • the entire integrated component 1 is preferably produced from an aluminum sheet, ie first punched out, embossed and folded from a circuit board.
  • the crosspieces 2 serve to influence the charge air flow, and the fingers 4 are used for reinforcement in the tubes.
  • FIG. 2 shows the component 1 from the side, ie with a view of the four fingers 4 which are connected to one another by the longitudinal web 3.
  • the fingers 4 have tips 4a, which are slightly chamfered for better insertion into the pipes, not shown here.
  • FIG. 3 shows a section along the line III-II in FIG. 2, ie the section runs through one of the transverse webs 2 and shows lateral angled regions 2a which merge into the longitudinal webs 3 via a 180 degree bend 2b.
  • the fingers 4 have a bevelled U-profile with lateral legs 4b, the U-profile being adapted to the inner cross section of the pipes, not shown here.
  • FIG. 4 shows a view from above of the component 1 with transverse webs 2, the legs 4b of the U-profile being visible which extend inwards from the profiled longitudinal webs 3.
  • the longitudinal webs 3 are slightly offset to the outside in the area of the transverse webs 2 as a result of the 180-degree bevels 2b - this results in the profiled profile of the longitudinal webs 3.
  • FIG. 5 shows a section along the line V-V, the bent surfaces 2a of the crossbars 3 appearing as a view.
  • the crossbars 2 have long sides 2c, which are slightly downwards, i. H. are folded in the direction of the fingers 4. This results in a slightly curved profile, i. H. a convex profile of the crosspieces 2.
  • Fig. 6 shows a section of an intercooler 5, without header box with flat tubes 6, between which corrugated fins 7 are arranged.
  • the flat tubes 6 open into a tube sheet 8, which has inwardly directed passages 9 for receiving the tubes 6.
  • the tube sheet 8 is partially covered between the passages 9 by the integrated component 1 described above by its transverse webs 2, during which fingers 4, which are not visible here, are inserted into the tubes 6.
  • Turbulence inserts 10 which can be soldered in are arranged in the interior of the tubes 6.
  • the tubes 6 are of compressed, i.e. H. hot charge air flows through, while ambient air flows over the corrugated fins 7, which serves to cool the charge air.
  • the tube sheet 8 has an edge strip 11 with longitudinal slots 12 which are used to attach one not shown here Air or collecting box serve.
  • the integrated component 1 protrudes somewhat above this edge strip 11.
  • Fig. 8 shows a section along the line VIII-VIII in Fig. 7, ie through a flat tube 6 with a .
  • Flat tube end 6b which is soldered to the passage 9 of the bottom 8.
  • the narrow sides of the passage 9 merge into an encircling groove 13, to which the upwardly placed edge strip 11 adjoins.
  • the channel 13 serves to receive a seal shown in dashed lines, onto which the charge air box 14 shown in dashed lines is placed and then crimped by means of the edge strip 11. Because of this bottom and pull-through geometry, the stress peaks mentioned at the outset result in the area of the narrow sides 6a of the tube / bottom connections.
  • the fingers 4 of the integrated component 1 are therefore used in the region of the narrow sides of the tube ends 6b.
  • the fingers 4 of the integrated component 1 are soldered to the inner wall of the tube ends 6b and thus result in an integral reinforcement in these corner regions of the tube ends 6b, ie a partial increase in the wall thickness of the flat tubes 6.
  • Fig. 9 shows a top view, i. H. in the direction of the tube sheet 8.
  • the gaps between the long sides of the flat tube ends 6b are covered by the crossbars 2 of the integrated component 1. Due to the convex profile of the crosspieces 2 described above, there is an influence on the charge air flow in the direction of the pipe ends 6b, which is particularly evident from the next figure.
  • Fig. 10 shows a section along the line XX in Fig. 9.
  • the long sides 2c thus form a kind of inlet funnel or inlet nozzle for each tube end 6b, as a result of which the flow losses when the charge air flows into the tube ends 6a are considerably reduced.
  • Passages 9 each have a bead 15 running in the transverse direction of the base, which is approximately U-shaped due to the long sides of the passages 9.
  • These transverse beads 15 would cause a considerable swirling of the charge air when it flows into the pipe ends 6b.
  • the length of the integrated component ie the number of crossbars and fingers
  • the pipe ends that are subjected to the greatest stress are generally in the outer or outermost regions of the pipe base, so that an integrated component with, for example, three to five transverse webs would be sufficient.
  • the fingers can be removed in the central area of the integrated component, ie cut off during manufacture, so that the medium, less stressed tubes are not reinforced.
  • the integrated component according to the invention can be designed variably and can be adapted to the respective stresses of the charge air cooler or heat exchanger.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Warmeübertrager, insbesondere Ladeluftkühler (5) für Kraftfahrzeuge mit einem Wärmeübertragerblock, bestehend aus Flachrohren (6) mit Flachrohrenden und Rippen (7) sowie Rohrböden (8) mit Durchzügen (9), in welchen die Flachrohrenden aufgenommen and verlötet sind, und mit auf die Rohrböden (8) aufsetzbaren Sammelkästen sowie mit Mitteln zur Umlenkung der Strömung im Einlaufbereich der Flachrohrenden. Es wird vorgeschlagen, dass die Mittel zur Strömungsumlenkung (Umlenk­- mittel 2) und Mittel zur Verstärkung der Flachrohrenden (Verstärkungsmittel) als integriertes Bauteil (1) ausgebildet sind.

Description

Wärmeübertrager, insbesondere Ladeluftkühler für Kraftfahrzeuge
Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager, insbesondere einen Ladeluftkühler für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 - bekannt durch die DE-A 198 57 435.
Bei bekannten Wärmeübertragern münden die von einem Wärmeübertragermedium durchströmten Rohre in einen Rohrboden, der üblicherweise mit einem Sammelkasten verbunden ist. Die Rohr/Boden-Verbindung ist vielfach so gestaltet, dass der Rohrboden als nach innen gerichtete Durchzüge ausgebildete Durchbrüche aufweist, in welche die Rohre eingesteckt sind und nach innen über die Durchzüge überstehen. Die Rohre, vielfach Flachrohre sind mit den Durchzügen bzw. dem Boden verlötet. Diese Geometrie der Rohr/Boden-Verbindung ist für die Einströmung des Wärmeübertragermedi- ums aus dem Sammelkasten in die Rohrenden strömungsungünstig, insbesondere bei Ladeluftkühlern, wo die Ladeluft eine relativ hohe Strömungsgeschwindigkeit aufweist. Es ergibt sich somit im Einlaufbereich der Rohrenden das Problem eines relativ hohen Druckabfalls. Man hat daher in der DE-A 198 57 435 eine so genannte Umlenkplatte vorgeschlagen, die auf den Rohrboden aufgelegt wird und die Bereiche zwischen den Durchzügen bzw. Rohrenden abdeckt. Die Umlenkplatte weist abgerundete Profile auf, sodass die Strömung, d. h. die Strömung der Ladeluft umgelenkt wird und die Druckverluste verringert werden. Vorzugsweise ist diese Umlenkplatte aus Kunststoff hergestellt, wird auf den metallischen Rohrboden aufgelegt und durch mechanische Mittel gehalten. Aufgrund der relativ hohen Ladelufttem-
BESTATIGUNGSKOPIE peratur und der hohen Strömungsgeschwindigkeiten ist diese Lösung nicht problemfrei.
Ein anderes Problem bei derartigen Wärmeübertragern, insbesondere auch bei Ladeluftkühlern mit Flachrohren besteht darin, dass die Eckbereiche und Schmalseiten der Flachrohre besonders hohen Beanspruchungen unterliegen, die sich aus dem Innendruck innerhalb des Sammelkastens und der Ausbildung des Rohrbodens ergeben. Diese Spannungsspitzen im Bereich der Rohr/Boden-Verbindungen können zu Rissen im Rohr, d. h. zu Undich- tigkeiten des Wärmeübertragers führen. Es wurde daher von der Anmelderin für Kühlmittelkühler vorgeschlagen, die Rohrenden von Flachrohren durch einsteckbare und mit den Flachrohrenden verlötbare Klammerelemente zu verstärken. Diese Klammerelemente weisen vier Seitenschenkel auf, die in zwei benachbarte Flachrohre eingesteckt und mit diesen verlötet werden. Durch dieses Klammerelement werden also nur zwei Rohre, d. h. die am stärksten beanspruchten, in der Regel die äußersten Rohre des Wärmeübertragers verstärkt. Darüber hinaus ist der Durchflussquerschnitt des betreffenden Kühlmittelrohres erheblich reduziert, sodass es dort zu einem erhöhten Druckabfall kommt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einem Wärmeübertrager der eingangs genannten Art einerseits den Druckverlust im Einlaufbereich der Rohre gering zu halten und andererseits eine Verstärkung der Rohr/Boden- Verbindung in deren kritischen Bereichen zu schaffen.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Patenanspruches 1. Erfindungsgemäß ist ein einheitliches integriertes Bauteil vorgesehen, welches sowohl eine günstige Beeinflussung der Strömung im Einlaufbereich der Rohre als auch eine Verstärkung der .Rohrenden bewirkt. Dieses Bauteil erfüllt somit zwei Funktionen und kann einfach, d. h. in einem Arbeitsgang montiert werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Nach einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist das integrierte Bauteil aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere einem Aluminium- werkstoff oder einer Aluminiumlegierung hergestellt, wobei die Verstär- kungsmittel mit den Flachrohrenden verlötet werden. Damit ergibt sich eine stoffschlüssige Versteifung bzw. Verstärkung der Rohr/Boden-Verbindung, und die Gefahr der Rissbildung ist erheblich reduziert.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das integrierte Bauteil mit Umlenk- und Verstärkungsmitteln aus einer Blechplatine hergestellt, d. h. vorteilhafterweise durch Stanzen, Prägen und Abkanten. Damit wird der Vorteil geringer Herstellkosten erreicht, ohne dass die beiden Funktionen der Strömungsumlenkung und der Rohrverstärkung beeinträchtigt werden.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das integrierte Bauteil Finger oder „Zinken" nach Art eines Rechens auf, welche in die Flachrohre im Bereich deren Schmalseiten eingesteckt werden. Die Finger bzw. Zinken sind untereinander, d. h. von Rohr zu Rohr durch Längsstege verbunden, die wiederum durch Querstege körperlich miteinander in Verbindung stehen, wobei diese Querstege die Bereiche zwischen den Schmalseiten der Flachrohre abdecken und somit als Umlenkorgane für die Strömung wirken. Jeweils zwei benachbarte Querstege bilden somit eine Art Einlauftrichter für ein Flachrohrende. Damit ergibt sich ein geringer Druckabfall.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung erstreckt sich das integrierte Bauteil über den gesamten Rohrboden, sodass die Einlaufverluste für jedes Rohr gleichmäßig reduziert werden, was einen geringeren Druckabfall für den gesamten Wärmeübertrager bedeutet. Gleichzeitig werden durch Einführen der integrierten Finger bzw. „Zinken" die Rohre verstärkt. Das Bauteil kann jedoch auch so gestaltet werden, dass Finger nur für die kritischen Rohr/Boden-Verbindungen vorgesehen sind, z. B. die äußersten Roh- re. Damit würde man eine unnötige Verstärkung von nicht gefährdeten Rohren vermeiden und somit Gewicht sparen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen Fig. 1 ein integriertes Bauteil zur Strömungsumlenkung und Rohrverstärkung in perspektivischer Darstellung,
Fig. 2 das Bauteil gemäß Fig. 1 in einer Seitenansicht,
Fig. 3 das Bauteil in einem Schnitt entlang der Linie lll-lll in Fig. 2, Fig. 4 eine Ansicht von oben auf das Bauteil gemäß Fig. 1 ,
Fig. 5 ein Schnitt durch das Bauteil entlang der Linie V-V in Fig. 4,
Fig. 6 einen Ausschnitt eines Ladeluftkühlers mit montiertem integrierten Bauteil gemäß Fig. 1 ,
Fig. 7 eine Seitenansicht des Ladeluftkühlers gemäß Fig. 6, Fig. 8 einen Schnitt entlang der Linie VIII-VIII in Fig. 7,
Fig. 9 eine Ansicht von oben auf den Ladeluftkühler mit integriertem Bauteil und
Fig. 10 einen Schnitt entlang der Linie X-X in Fig. 9.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines integrierten Bauteils 1 , welches für einen in den Figuren 6 bis 10 dargestellten Ladeluftkühler bestimmt ist sowie einerseits der Beeinflussung der Ladeluftströmung und andererseits der Verstärkung der Rohre des Ladeluftkühlers dient. Das integrierte Bauteil 1 besteht im Wesentlichen aus. drei Elementen, nämlich Quer- Stegen 2, Längsstegen 3 und Fingern 4. Die Zahl der Querstege 2 und Finger 4 ist beliebig, d. h. mindestens ein Quersteg 2 und mindestens zwei Finger 4 auf jeder Seite, die jeweils durch einen Längssteg 3 miteinander verbunden sind. Das gesamte integrierte Bauteil 1 wird vorzugsweise aus einem Aluminiumblech hergestellt, d. h. zunächst aus einer Platine ausgestanzt, geprägt und abgekantet. Die Querstege 2 dienen der Beeinflussung der Ladeluftströmung, und die Finger 4 werden zur Verstärkung in die Rohre eingesetzt.
Fig. 2 zeigt das Bauteil 1 von der Seite, d. h. mit Blick auf die vier Finger 4, welche durch den Längssteg 3 miteinander verbunden sind. Wie erwähnt, ist die Zahl der Finger beliebig, und damit verbunden, die Länge der Längsstege 3 variabel. Die Finger 4 weisen Spitzen 4a auf, die zur besseren Einführung in die hier nicht dargestellten Rohre leicht abgeschrägt sind. Fig. 3 zeigt einen Schnitt entlang der Linie lil-IIl in Fig. 2, d. h. der Schnitt verläuft durch einen der Querstege 2 und zeigt seitliche abgewinkelte Bereiche 2a, die über eine 180-Grad-Abkantung 2b in die Längsstege 3 übergehen. Die Finger 4 weisen ein abgeschrägtes U-Profil mit seitlichen Schenkeln 4b auf, wobei das U-Profil dem Innenquerschnitt der hier nicht dargestellten Rohre angepasst ist.
Fig. 4 zeigt eine Ansicht von oben auf das Bauteil 1 mit Querstegen 2, wobei die Schenkel 4b des U-Profils erkennbar sind, die sich von den profilierten Längsstegen 3 nach innen erstrecken. Die Längsstege 3 sind im Bereich der Querstege 2 infolge der 180-Grad-Abkantungen 2b etwas nach außen versetzt - insofern ergibt sich der profilierte Verlauf der Längsstege 3.
Fig. 5 zeigt einen Schnitt entlang der Linie V-V, wobei die abgekanteten Flä- chen 2a der Querstege 3 als Ansicht erscheinen. Die Querstege 2 weisen Längsseiten 2c auf, die leicht nach unten, d. h. in Richtung der Finger 4 abgekantet sind. Dadurch ergibt sich ein leicht nach außen gewölbtes Profil, d. h. ein konvexes Profil der Querstege 2.
Fig. 6 zeigt einen Ausschnitt eines Ladeluftkühlers 5, ohne Sammelkasten mit Flachrohren 6, zwischen denen Wellrippen 7 angeordnet sind. Die Flachrohre 6 münden in einen Rohrboden 8, welcher zur Aufnahme der Rohre 6 nach innen gerichtete Durchzüge 9 aufweist. Der Rohrboden 8 ist zwischen den Durchzügen 9 durch das oben beschriebene integrierte Bauteil 1 durch seine Querstege 2 teilweise abgedeckt, während dessen hier nicht sichtbare Finger 4 in den Rohren 6 stecken. Im Inneren der Rohre 6 sind einlötbare Turbulenzeinlagen 10 angeordnet. Die Rohre 6 werden von komprimierter, d. h. heißer Ladeluft durchströmt, während über die Wellrippen 7 Umgebungsluft strömt, welche der Kühlung der Ladelύft dient.
Fig. 7 zeigt den Ladeluftkühler 5 in einer Ansicht von vom, d. h. mit Blick auf die Stirnfläche, welche durch Schmalseiten 6a der Flachrohre 6 und die Wellrippen 7 gebildet wird. Der Rohrboden 8 weist eine Randleiste 11 mit Längsschlitzen 12 auf, welche der Befestigung eines hier nicht dargestellten Luft- oder Sammelkastens dienen. Das integrierte Bauteil 1 ragt etwas über diese Randleiste 11 nach oben hinaus.
Fig. 8 zeigt einen Schnitt entlang der Linie VIII-VIII in Fig. 7, d. h. durch ein Flachrohr 6 mit einem. Flachrohrende 6b, welches mit dem Durchzug 9 des Bodens 8 verlötet ist. Die Schmalseiten des Durchzuges 9 gehen nach äι ßen in eine umlaufende Rinne 13 über, an welche sich die nach oben aufgestellte Randleiste 11 anschließt. Die Rinne 13 dient der Aufnahme einer gestrichelt dargestellten Dichtung, auf welche der gestrichelt dargestellte Ladeluftkasten 14 aufgesetzt und dann mittels der Randleiste 11 verbördelt wird. Aufgrund dieser Boden- und Durchzugsgeometrie ergeben sich die,, eingangs bereits erwähnten Spannungsspitzen im Bereich der Schmalseiten- 6a der Rohr/Boden-Verbindungen. Daher sind im Bereich der Schmalseiten der Rohrenden 6b die Finger 4 des integrierten Bauteiles 1 eingesetzt. Sie liegen - wie aus der Zeichnung ersichtlich - dicht an der Innenwandung der Rohrenden 6b, d. h. auch im Bereich des Durchzuges 9 an. Die Finger 4 des integrierten Bauteiles 1 werden mit der Innenwand der Rohrenden 6b verlötet und ergeben somit in diesen Eckbereichen der Rohrenden 6b eine stoffschlüssige Verstärkung, d. h. eine partielle Erhöhung der Wandstärke der Flachrohre 6.
Fig. 9 zeigt eine Ansicht von oben, d. h. in Richtung auf den Rohrboden 8. Die Zwischenräume zwischen den Längsseiten der Flachrohrenden 6b sind durch die Querstege 2 des integrierten Bauteiles 1 abgedeckt. Aufgrund des zuvor beschriebenen konvexen Profils der Querstege 2 ergibt sich eine Beeinflussung der Ladeluftströmung in Richtung der Rohrenden 6b, was besonders aus der nächsten Figur ersichtlich wird.
Fig. 10 zeigt einen Schnitt entlang der Linie X-X in Fig. 9. Man erkennt hier das konvexe Profil der Querstege 2 mit ihren abgekanteten Längsseiten 2c. Die Längsseiten 2c bilden somit für jedes Rohrende 6b eine Art Einlauftrichter oder Einlaufdüse, wodurch die Strömungsverluste beim Einströmen der Ladeluft in die Rohrenden 6a erheblich vermindert werden. Dies wird besonders deutlich, wenn man sich den Rohrboden 8 mit nach innen gerichteten Durchzügen 9 ohne die Querstege 2 vorstellt. Zwischen zwei benachbarten Durchzügen 9 befindet sich jeweils eine in Querrichtung des Bodens verlaufende Sicke 15, die aufgrund der Längsseiten der Durchzüge 9 etwa U- förmig ausgebildet ist. Diese Quersicken 15 würden eine erhebliche Verwir- belung der Ladeluft bei der Einströmung in die Rohrenden 6b verursachen. Dies wird jedoch durch die Abdeckung der Quersicken 15 mittels der Querstege 2 unterbunden. Es ergibt sich somit eine strömungsgünstige Abdeckung, wobei die abgekanteten Längsseiten 2c der Querstege auf den Oberkanten der Durchzüge aufliegen und sich seitlich gegen die überstehenden Rohrenden 6b abstützen. Durch die Verlötung der Finger 4 in den Rohren- den 6b ergibt sich auch eine feste Verbindung, d. h. eine sichere Positionierung des integrierten Bauteiles 1 auf dem Boden 8, sodass Vibrationen, verbunden mit möglichen Geräuschen, aufgrund der hohen Ladeluftgeschwindigkeiten ausgeschlossen sind.
Wie bereits erwähnt, ist die Länge des integrierten Bauteiles, d. h. die Zahl der Querstege und der Finger variabel - sie richtet sich nach der Zahl der zu verstärkenden Rohrenden. Die am höchsten beanspruchten Rohrenden liegen in der Regel in den äußeren bzw. äußersten Bereichen des Rohrbodens, sodass ein integriertes Bauteil mit beispielsweise drei bis fünf Quer- Stegen ausreichend wäre. Es ist jedoch ebenso möglich - falls dies aufgrund der Beanspruchung des Rohrbodens erforderlich ist - den gesamten Rohrboden mit einem integrierten Bauteil abzudecken, sodass jeweils zwischen zwei benachbarten Rohrenden ein strömungsgünstiger Quersteg angeordnet ist. Bei einer Gesamtabdeckung des Rohrbodens können im mittleren Be- reich des integrierten Bauteils die Finger entfernt, d. h. bei der Herstellung abgeschnitten werden, sodass die mittleren, weniger stark beanspruchten Rohre nicht verstärkt sind. Insofern kann das erfindungsgemäße integrierte Bauteil variabel gestaltet und den jeweiligen Beanspruchungen des Ladeluftkühlers bzw. Wärmeübertragers angepasst werden.
Bezugszahlen
integriertes Bauteil Querstega Abkantflächeb 180-Grad-Abkantungc abgekantete Längsseite Längssteg Fingera Fingerspitzeb Seitenschenkel Ladeluftkühler Flachrohra Schmalseiteb Rohrende Welirippe Rohrboden Durchzug Turbulenzeinlage Randleiste Längsschlitz Rinne Ladeluftkasten Quersicke

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Wärmeübertrager, insbesondere Lädeluftkühler für Kraftfahrzeuge mit einem Wärmeübertragerblock, bestehend aus Flachrohren (6) mit Flachrohrenden (6b) und Rippen (7) sowie Rohrböden (8) mit insbesondere als Durchzüge (9) ausgebildeten Durchbrüchen, in welchen die Flachrohrenden (6b) aufgenommen und verlötet sind, und mit ins- besondere auf die Rohrböden (8) aufsetzbaren Sammelkästen (14) sowie mit Mitteln zur Umlenkung der Strömung im Einlaufbereich der Fiachrohrenden (6b), dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Strömungsumlenkung (Umlenkmittel 2) und Mittel zur Verstärkung der Flachrohrenden (Verstärkungsmittel 4) als integriertes Bauteil (1) aus- gebildet sind.
2. Wärmeübertrager nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkmittel (2) und die Verstärkungsmittel (4) aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere einem Aluminiumwerkstoff hergestellt und dass die Verstärkungsmittel (4) mit den Flachrohrenden (6b) verlötet sind.
3. Wärmeübertrager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenk- und Verstärkungsmittel (2, 4) aus einer Blechplatine her- gestellt sind.
4. Wärmeübertrager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenk- und Verstärkungsmittel (2, 4) aus einem Biech durch Stanzen, Prägen und Abkanten hergestellt sind.
5. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsmittel (4) in die Flachrohrenden (6b) eingesteckt sind.
6. Wärmeübertrager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsmittel (4) der Innenkontur der Flachrohrenden (6b), insbesondere im Bereich deren Schmalseiten (6a) angepasst sind.
7. Wärmeübertrager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsmittel als Finger (4) mit U-Profil (4b) ausgebildet sind.
8. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsmittel (4) untereinander durch Längsstege (3) verbunden sind.
9. Wärmeübertrager nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkmittel als Querstege (2) ausgebildet, zwischen den Flachrohrenden (6b) angeordnet und mit den Längsstegen (3) verbunden sind.
10. Wärmeübertrager nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Querstege (2) ein nach außen gewölbtes Profil aufweisen und Einlauftrichter (2c) für die Flachrohrenden (6b) bilden.
11. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das integrierte Bauteil (1 , 2, 3, 4) in mindestens zwei Flachrohrenden (6b) einsteckbar ist.
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