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Title:
HEAT EXCHANGER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2011/020702
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a heat exchanger (2), in particular gas cooler, having at least one collecting tank (6) which extends in a longitudinal direction (4) and which comprises a plate (8) and a cover (10), wherein the plate (8) has, at at least one of its edge regions (12) running in the longitudinal direction (4), a rim (18) by means of which the plate (8) engages at the outside over an edge region (12), which runs in the longitudinal direction (4), of the cover (10), or wherein the cover (10) has, at at least one of its edge regions (12) running in the longitudinal direction (4), a rim (18) by means of which the cover (10) engages at the outside over an edge region, which runs in the longitudinal direction (4), of the plate (8). Said heat exchanger is characterized in that the respective rim (18) has, in the longitudinal direction (4), a multiplicity of calked portions (20) by means of which said rim, in the region of each individual calked portion (20), is deformed in the direction of the collecting tank centre and fixes the plate (8) and the cover (10) to one another.

Inventors:
HIRSCH STEFAN (DE)
MOLT KURT (DE)
FOERSTER UWE (DE)
Application Number:
PCT/EP2010/061365
Publication Date:
February 24, 2011
Filing Date:
August 04, 2010
Export Citation:
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Assignee:
BEHR GMBH & CO KG (DE)
HIRSCH STEFAN (DE)
MOLT KURT (DE)
FOERSTER UWE (DE)
International Classes:
F28F9/02
Domestic Patent References:
WO2007028542A12007-03-15
WO2004088234A22004-10-14
Foreign References:
DE3918312A11990-12-06
EP0372187A11990-06-13
DE4339952A11995-06-01
JPH10132485A1998-05-22
JP2004108613A2004-04-08
DE102006053702A12008-05-15
Other References:
See also references of EP 2467665A1
Attorney, Agent or Firm:
GRAUEL, Andreas (DE)
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Claims:
P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Wärmeübertrager (2), insbesondere Gaskühler, mit mindestens einem in einer Längsrichtung (4) erstreckten Sammelkasten (6), der einen Boden (8) und einen Deckel (10) umfasst, wobei der Boden (8) an mindestens einem setner in Längsrichtung (4) verlaufenden Randbereiche (12) ein Bord (18) aufweist, mit dem der Boden (8) einen in Längsrichtung (4) verlaufenden Randbereich (12) des Deckels (10) außen übergreift oder wobei der Deckel (10) an mindestens einem seiner in Längsrichtung (4) verlaufenden Randbereiche (12) ein Bord (18) aufweist, mit dem der Decket (10) einen in Längsrichtung (4) verlaufenden Randbereich des Bodens (8) außen übergreift, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Bord (18) in Längsrichtung (4) eine Vielzahl von Verstemmungen (20) aufweist, durch die es im Bereich jeder einzelnen Verstemmung (20) in Richtung auf die Sammel- kastenmitte verformt ist und den Boden (8) und den Deckel (10) gegeneinander festlegt.

2. Wärmeübertrager (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl an Verstomrrtungen (20) symmetrisch bezüglich der Sammelkastenmttte angeordnet ist.

3. Wärmeübertrager (2) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei in Längsrichtung (4) benachbarte Verstemmungen (20) gleiche oder voneinander abweichende Breiten aufweisen.

4. Wärmeübertrager (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine einzelne Verstemmung (20) eine Breite von 0,5 - 6 mm, insbesondere 0,75 - 5 mm, insbesondere 1 - 4 mm aufweist.

5. Wärmeübertrager (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die in Längsrichtung (4) angeordneten Vei- stemmungen (20) einen gleichen oder einen voneinander abweichen- den Abstand zueinander aufweisen.

6. Wärmeübertrager (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Verstemmungen (20) eine Aufnahme (26) für mindestens ein Anschlussstück (24), insbesondere Flansch oder Halter bildet.

7. Wärmeübertrager (2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussstück an zumindest einem seiner Enden durch eine Verstemmung festgelegt ist.

8. Wärmeübertrager (2) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussstück an beiden Enden durch jeweils eine Verstemmung festgelegt ist. 9. Wärmeübertrager (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (8) und der Deckel (10) miteinander verlötet sind.

10, Wärmeübertrager (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübertrager (2) eine Vielzahl von eine Wärmeübertragungsfläche, bildenden Flachrohren aufweist, wobei die Flachrohre Rohrenden und der Boden (8) der Anzahl der Flachrohre entsprechende Öffnungen (28) zur Aufnahme der Rohrenden aufweist. 11.Wärmeübertrager (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Bord (18) des Bodens (8) höher ist als die äußere Kante des Deckels (TO) oder das Bord (18) des Deckels (10) höher ist als die äußere Kante (22) des Bodens (8), 12. Wärmeübertrager (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des Bords (18) des Bodens (8) über die äußere Kante (22) des Deckels (10) oder die Höhe des Bords (18) des Deckels (10) über die. äußere Kante des Bodens (8) 0,5 - 4 mm, insbesondere 0,75 - 3 mm, insbesondere 1 - 2,5 mm, insbeson- dere 1 - 1,5 mm beträgt.

13. Wärmeübertrager (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet dass die Verstemmuπgen (20) in den Eckbereichen eine Posätionierungseiπrichtung in Längsrichtung (4) für den Sammelkästen (6) bilden.

14. Wärmeübertrager nach einem der vorherigen Ansprüche,, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei im Querschnitt im Wesentlichen kreisförmige Längskanäle (16) vorgesehen sind, die durch min- destens eine vom Boden (8) und/oder vom Deckel (10) gebildete

Längstrennwand (14) voneinander zumindest abschnittsweise beabstandet sind.

Description:
Wärmeübertrager

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager, insbesondere Gaskühler, mit mindestens einem in einer Längsrichtung erstreckten Sammelkasten, der einen Boden und einen Deckel umfasst sowie mindestens zwei im Querschnitt im Wesentlichen kreisförmige Längskanäle aufweist, die durch min- destens eine vom Boden und/oder vom Deckel gebildete Längstrennwand voneinander zumindest abschnittsweise beabstandet sind, wobei der Boden an mindestens einem seiner in Längsrichtung verlaufenden Randbereiche ein Bord aufweist, mit dem der Boden einen in Längsrichtung verlaufenden Randbereich des Deckels außen übergreift oder wobei der Deckel an min- destens einem seiner in Längsrichtung verlaufenden Randbereiche ein Bord aufweist, mit dem der Deckel einen in Längsrichtung verlaufenden Randbereich des Bodens außen übergreift.

Aus WO 2004/088234 A2 ist efn gattungsgemäßer Wärmetauscher bekannt, bei dem das Bord durch eine durchgehende Lasche gebildet ist. Das Bord wird nach Anlegen des Deckels an den Boden gebogen oder gefaltet, um beide Teile vor einem Lötprozess aneinander festzulegen. Dies erfordert je doch einen hohen Materialbedarf und hohe Kräfte für das Biegen oder Falten, wobei die Fügekräfte, die nach dem Biegen oder Falten zwischen Boden und Deckel vorherrschen, aufgrund elastischer Verformung des Bords gering sind.

Aus DE 10 2006 053 702 A1 ist ein Sammelkasten bekannt, bei dem das Bord durch vereinzelte Lappen gebildet ist. Auch hier wird das Bord nach dem Anlegen des Deckels an den Boden gebogen oder gefaltet, um beide Teile aneinander festzulegen. Die Fügekräfte zwischen Boden und Deckel sind jedoch aufgrund von Materialabstreckungen und elastischer Verformung des Bords gering. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmeübertrager vorzuschlagen, der bei einer sicheren Fügung einfach und zweckmäßig baut sowie kostengünstig herstellbar ist.

Die Aufgabe wird durch einen erfindungsgemäßen Wärmeübertrager gelöst, bei dem das jeweilige Bord in Längsrichtung eine Vielzahl von Verstemmun- gen aufweist, durch die es im Bereich jeder einzelnen Verstemmung in Richtung auf die Sammelkastehmitte verformt ist und den Boden und den Deckel gegeneinander festlegt. Bevorzugt sind Deckel und Boden aus einer Blech- platine geprägt und weisen jeweils im Querschnitt im Wesentlichen eine w- Form oder α - Form auf. Aufgrund dieser Form berühren sich Boden und Deckel in ihren Außenbereichen und in ihren Mitten, wodurch die Längstrennwand gebildet ist.

Die beiden gegenüberliegenden Borde können in den Bereichen, in dienen sie keine Verstemmung aufweisen, grundsätzlich nach außen abgewinkelt sein. Bevorzugt wird allerdings, dass die beiden Borde in den Bereichen, in denen sie keine Verstemmung aufweisen, parallel zueinander verlaufen. Von besonderem Vorteil ist, dass durch die Vielzahl von Verstemmungen eine kraftvolle Fügung von Deckel und Boden bei geringem Materialeinsatz erreicht wird.

Es erweist sich als vorteilhaft, wenn die Vielzahl an Verstemmungen symmetrisch bezüglich der Sammelkastenmitte angeordnet ist. Hierdurch weist die Fügung von Deckel und Boden einen symmetrischen Kraftverlauf auf, was die Güte der Fügung erhöht.

In Weiterbildung der Erfindung weisen zwei in Längsrichtung benachbarte Verstemmungen gleich© oder voneinander abweichende Breiten auf. Darüber hinaus erweist es sich als vorteilhaft., wenn die in Längsrichtung angeordneten Verstemmungen einen gleichen oder voneinander abweichen- den Abstand zueinander aufweisen. In Bereichen des Sammelkastens, in denen aufgrund der zu erwartenden Belastung eine stärkere Fügung des Sammelkastens erforderlich ist, kann dies durch Erhöhen der Breite der Verstemmung oder durch die Anzahl der Verstemmungen innerhalb des relevanten Bereichs einfach gewährleistet werden. Die Geometrie der einzelnen Verstemmungen Ist hierbei grundsätzlich beliebig. Es sind gerade Anteile, winklige oder runde Ausführungen möglich.

Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn eine einzelne Verstemmung eine Breite von 0,5 - 6 mm, insbesondere 0,75 - 5 mm, insbesondere 1 - 4 mm beträgt. Hierdurch wird eine punktuelle Verstemmungen erreicht, wobei die hierfür erforderliche Kraft zum Hersteilen der Verstemmung reduziert ist.

In Weiterbildung der Erfindung bildet eine oder bilden mehrere Verstemmungen eine Aufnahme für mindestens ein Anschlussstück, insbesondere Flansch oder Halter. Das Anschlussstück, insbesondere Flansch oder Halter, kann beispielsweise in .die Verstemmung eingehakt sein. Bevorzugt wird jedoch, dass das Anschlussstück durch die Verstemmung geklemmt wird.

Vorteilhafterweise sind der Boden und der Deckel miteinander verlötet. Hier- durch kann der Wärmeübertrager hohen Drücken standhalten, und beispielsweise in einem CO2 -Kältemittelkreislauf Einsatz finden.

Ferner ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass der Wärmeübertrager eine Vielzahl von eine Wäimeübertragungsf lache bildenden Flach roh- ren aufweist, wobei die Flachrohre Rohrenden und der Boden der Anzahl der Flachrohre entsprechende Öffnungen zur Aufnahme der Röhrenden aufweist.

Es erweist sich als Vorteilhaft, wenn das Bord des Bodens höher ist als die äußere Kante des Deckels oder das Bord des Deckels höher ist als die äußere Kante des Bodens. Das Bord des Bodens hintergreift den Deckel im Bereich einer Verstemmung bzw. das Bord, des Deckels den Boden im Bereich einer Verstemmung. Solchenfalls wird bevorzugt, wenn die Höhe des Bords des Bodens über die. Kante des Deckels oder die Höhe des Bords des Deckels über die Kante des Bodens 0,5 - 4 mm, insbesondere 0,75 - 3 mm, insbesondere 1 - 2,5 mm, insbesondere 1 - 1,5 mm aufweist.

Schließlich wird ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel bevorzugt, bei dem die Verstemmungen in den Eckbereichen eine Positionierungseinrich- tung in Längsrichtung für den Sammelkasten bilden.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Patentansprüchen und der zeichnerischen Darstellung und nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. In der Zeichnung zeigen:

Figur 1 eine perspektivische Darstellung eines Sammelkastens eines erfindungsgemäßen Wärmeübertragers;

Figur 2 eine Seitenansicht auf den Sammelkasten gemäß Figur 1 ;

Figur 3 eine Draufsicht auf den Sammelkasten gemäß Figur 1 ;

Figur 4 eine Schnittansicht entlang des Schnitts l-l gemäß Figur 3;

Figur 5 eine Schnittansicht entlang des Schnitts H-Il gemäß Figur 3,

Die Figuren zeigen eine Baugruppe eines insgesamt mit dem Bezugszeichen 2 versehenen Wärmeübertragers, insbesondere Gaskühler. Der Wärmeübertrager 2 umfasst einen in einer Längsrichtung 4 erstreckten Sammelkasten 6, der aus einem Boden 8 und einem Deckel 10 gebildet ist, Boden 8 und Deckel 10 sind aus einer Blechplatine geprägt und haben einen w- oder ω-förmigen Querschnitt Der Boden 8 und der Deckel 10 berühren einander in ihren Randbereichen 12 und in ihren Mitten und bilden dort eine zumindest nahezu geschlossene Längstrennwand 14 für in Längsrichtung 4 erstreckte Längskanäle 16 (Figuren 4 und 5).

Bei dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Boden 8 an seinen in Längsrichtung 4 erstreckten Randbereichen 12 ein Bord 18 auf, das den Deckel 10 außen übergreift. In Längsrichtung 4 weist das Bord 18 eine Vielzahl an Verstemmungen 20 auf, an denen das Bord 18 des Bodens 8 in Richtung auf die Mitte des Sammelkastens 6 verformt ist und am De- ekel 10 anliegt, wodurch der Deckel 10 und der Boden 8 gegeneinander festgelegt werden.

Die Figuren 1, 2 und 3 zeigen den Sammelkasten 6 aus verschiedenen An- sichten. Die Borde 18 verlaufen parallel zueinander und sind höher als die äußere Kante 22 des Deckels 10, Die Verstemmungen 20 liegen an der äußeren Kante 22 der Deckels 10 an, so dass der Boden 8 den Deckel 10 im Bereich der Verstemmungen 20 senkrecht zur Längsrichtung 4 hintergreift. Die Verstemmungen 20 sind symmetrisch zur Mitte des Sammelkastens 6 angeordnet und weisen im Wesentlichen gleiche Breite auf. Die Verstemmungen 20 haben eine Geometrie, die überwiegend gerade und winklige Anteile aufweist.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Anschlussstück 24 mit dem Sammelkasten 6 über eine durch eine der Verstemmungen 20 gebildete Aufnahme 26 verbunden. Hierzu ist der Abstand zweier in Längsrichtung 4 benachbarter Verstemmungen 20 geringer als in Bereichen, in denen kein Anschlussstück 24 aufgenommen wird. Auf der den Borden 18 abgewandten Seite des Bodens 8 sind Öffnungen 28 angeordnet, in die eine Vielzahl an eine Wärmeübertragungsfläche bildenden Flachrohren (nicht dargestellt) mit ihren Rohrenden einsteckbar sind,

Anhand der Figuren 4 und 5 wird nachfolgend das Fügen des Wärmeübert- ragers 2 erfäutert.

Der Boden 8 und der Deckel 1Q werden aus einer Blechplatine gestanzt und werden w- oder ω-förmig geprägt. Zum Fügen beider Teile wird der Deckel 10 innerhalb des Bodens 8 angeordnet und von diesem an seinen Randbe- reichen 12 von außen durch die Borde 18 übergriffen. Deckel 10 und Boden 8 berühren sich jeweils in ihrer Mitte und bilden hierdurch die Längstrenn- wand 14, die die beiden Längskanäle 16 voneinander beabstandet. Beim Einbringen der Verstemmungen 20 in das Bord 18, werden Boden 8 und Decket 10 aneinander gedrückt und zusammengefügt. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Bord 18 des Bodens θ höher als die äußere Kante 22 des Deckeis 10 und verläuft in den Bereichen, in denen es keine Verstemmung 20 aufweist parallel zum gegenüberliegenden Bord 18. Hierdurch hintergreift die Verstemmung 20 den Deckel 10 und drückt ihn gegen den Boden 8.

Figur 5 zeigt einen Schnitt entlang der Linie INI gemäß Figur 3 bei der auf Höhe einer als Aufnahme 26 ausgebildeter Verstemmung 20 ein Anschlussstück 24 angeordnet ist. Das Anschlussstück 24 liegt einerseits an der äußeren Kante 22 des Deckels 10 an und wird durch die Verstemmungen 20 seit« lieh geklemmt so dass es am Sammelkasten 6 festgelegt ist.

Durch die Verstemmungen 20 wird eine prozesssichere Fügung des Sammelkastens 6 inklusive Anschlusstücke 24 erzielt.