DE102004059680A1

DE102004059680A1 - Bauanordnung für Einrichtungen zum Austausch von Wärme

Info

Publication number: DE102004059680A1
Application number: DE102004059680A
Authority: DE
Inventors: Gunnar Dr.-Ing. Royal Oak Busse
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2003-12-11
Filing date: 2004-12-10
Publication date: 2005-07-28
Anticipated expiration: 2024-12-11
Also published as: JP2007514122A; BRPI0416193A; CN1910420A; DE102004059680B4; CN1910420B; JP4624363B2; US20050236146A1; WO2005057116A1; EP1700077A1

Abstract

Bauanordnung für Einrichtungen zum Austausch von Wärme, mit wenigstens einer ersten Einrichtung (1) zum Austausch von Wärme, welche wenigstens einen Zufluss (9) für ein erstes fließfähiges Medium, ein Sammel- und/oder Verteilrohr (3, 4) für das erste fließfähige Medium, eine Vielzahl von ersten Durchflusseinrichtungen (12) für das erste fließfähige Medium, einen Sammler (5) sowie wenigstens einen Abfluss (8) für das erste fließfähige Medium aufweist, und weiterhin wenigstens einer neben der ersten Einrichtung zum Austausch von Wärme angeordneten zweiten Einrichtung (2) zum Austausch von Wärme, welche wenigstens einen Zufluss (21) für ein zweites fließfähiges Medium, ein Sammel- und/oder Verteilrohr für das zweite fließfähige Medium, eine Vielzahl von Durchflusseinrichtungen (24) für das zweite fließfähige Medium sowie wenigstens einen Abfluss (22) für das zweite fließfähige Medium aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Bauanordnung für Einrichtungen zum Austausch von Wärme, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.

In Kraftfahrzeugen kommen diverse Einrichtungen zum Austausch von Wärme zum Einsatz, wie beispielsweise in Kraftfahrzeugklimaanlagen, Kühlkreisläufen oder auch Kreisläufen zur Kühlung von Getriebeöl oder Lenkhilfeöl. Dabei stellt sich beim Einsatz in Kraftfahrzeugen regelmäßig das Problem, dass nur begrenzter Bauraum zur Verfügung steht, und daher die einzelnen Einrichtungen zum Austausch von Wärme möglichst platzsparend anzuordnen sind. Daneben wird zunehmend Wert auf eine kostengünstige Herstellung der einzelnen Komponenten gelegt.

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht daher darin, eine Bauanordnung für Einrichtungen zum Austausch von Wärme zu schaffen, die einerseits einen relativ geringen Platzaufwand benötigt, und andererseits hinsichtlich der Herstellungskosten günstiger ist.

Dies wird erfindungsgemäß durch eine Bauanordnung nach Anspruch 1 erreicht. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die erfindungsgemäße Bauanordnung weist wenigstens eine erste Einrichtung zum Austausch von Wärme auf, welche wenigstens einen Zufluss für ein erstes fließfähiges Medium, ein Sammel- und/oder Verteilrohr für das erste fließfähige Medium, eine Vielzahl von ersten Durchflusseinrichtungen für das erste fließfähige Medium, eine Sammeleinrichtung – im folgenden als Sammler bezeichnet – sowie wenigstens einen Abfluss für das erste fließfähige Medium aufweist. Weiterhin ist erfindungsgemäß neben der ersten Einrichtung zum Austausch von Wärme eine zweite Einrichtung zum Austausch von Wärme angeordnet, welche wenigstens einen Zufluss für ein zweites fließfähiges Medium, ein Sammel- und/oder Verteilrohr für das zweite fließfähige Medium, eine Vielzahl von zweiten Durchflusseinrichtungen für das zweite fließfähige Medium, sowie wenigstens einen Abfluss für das zweite fließfähige Medium aufweist. Bevorzugt handelt es sich bei dem Sammel- und/oder Verteilrohr um ein langgestrecktes Rohr. Die zweite Einrichtung zum Austausch von Wärme kann, insbesondere in Längsrichtung, über die erste Einrichtung zum Austausch von Wärme hinausragen.

Das Sammel- und/oder Verteilrohr dient dazu, das fließfähige Medium auf eine Vielzahl der Durchflusseinrichtungen aufzuteilen bzw. das von den Durchflusseinrichtungen in das Sammel- und/oder Verteilrohr gelangende fließfähige Medium zu sammeln.

Zu diesem Zweck weist das Sammel- und/oder Verteilrohr eine Vielzahl von Öffnungen auf, in welche die Endabschnitte der Durchflusseinrichtungen eingeschoben werden können. Das Sammel- und/oder Verteilrohr weist einen Querschnitt auf, der aus einer Gruppe von Querschnitten ausgewählt ist, welche kreisförmige, ellipsenförmige, polygonförmige Querschnitte und Mischformen daraus enthält.

Bei den Durchflusseinrichtungen handelt es sich ebenfalls um langgestreckte Rohre, insbesondere Flachrohre. Diese einzelnen Flachrohre können einen oder auch mehrere voneinander getrennte Strömungskanäle für das fließfähige Medium aufweisen.

Der Sammler weist bevorzugt wenigstens zwei Öffnungen auf, welche als Einlass und Auslass für das fließfähige Medium dienen. Daneben ist in dem Sammler bevorzugt eine Trocknungs- und/oder Filtereinrichtung angeordnet, durch welche das fließfähige Medium fließt. Ein derartiger Sammler ist im deutschen Patent DE 4 238 853 C2 beschrieben. Diese kann insbesondere dann im Rahmen der vorliegenden Erfindung Verwendung finden, wenn die erste Einrichtung zum Austausch von Wärme als Kondensator für die Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs gestaltet ist. Die Beschreibung der DE 4 238 853 C2 , und zwar insbesondere die allgemeine Beschreibung von Sp. 1 Z. 1 bis Sp. 2, Z. 22, als auch die Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele von Sp. 2, Z. 45 bis Sp. 5, Z. 42 wird durch diesen Verweis in die Offenbarung der vorliegenden Patentanmeldung miteinbezogen.

Ferner kann der in Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendete Sammler auch die Gestaltung aufweisen, wie sie in der EP 0 669 506 B2 ebenfalls für den Kondensator der Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs beschrieben ist. Auch hier wird die allgemeine Beschreibung Sp. 1, Z. 1 bis Sp. 1, Z. 48 und die spezielle Figurenbeschreibung von Sp. 2 durch Z. 4 bis Sp. 5, Z. 22 zum Gegenstand der Offenbarung der vorliegenden Patentanmeldung gemacht, wobei dieser Gegenstand insbesondere dann von Bedeutung ist, wenn in den Sammler eine Filtereinrichtung eingesetzt werden soll.

Unter einer Anordnung der zweiten Einrichtung neben der ersten Einrichtung wird verstanden, dass diese nicht räumlich voneinander getrennt sind, sondern in unmittelbarer Nähe zueinander angeordnet sind und besonders bevorzugt einteilig ausgeführt sind oder von den gleichen Rahmenelementen gehalten werden. Dabei ist bevorzugt die zweite Einrichtung zum Austausch von Wärme ihrer Längsseite an einer Längsseite der ersten Einrichtung zum Austausch von Wärme angeordnet.

Durch die bevorzugte gemeinsame Herstellung wird somit die zweite Einrichtung zum Austausch von Wärme in die erste Einrichtung zum Austausch von Wärme integriert. Auf diese Weise können beide Einrichtungen zum Austausch von Wärme im Rahmen der Herstellung gleichzeitig gelötet werden, was zu niedrigeren Herstellungskosten führt. Daneben kann durch den gemeinsamen Einbau auch Platz im Motorraum eingespart werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform dient wenigstens ein Sammel- und/oder Verteilrohr für das erste fließfähige Medium auch als Sammel- und/oder Verteilrohr für das zweite fließfähige Medium. Dazu sind in dem Sammel- und/oder Verteilrohr mindestens zwei Kammern vorgesehen sind, so dass die beiden Medien voneinander getrennt sind.

Dies ist ferner dahingehend zu verstehen, dass in dieses wenigstens eine Sammel- und/oder Verteilrohr sowohl die Durchflusseinrichtungen münden, in denen das erste fließfähige Medium fließt, als auch die Durchflusseinrichtungen, in denen das zweite fließfähige Medium fließt. Bevorzugt weist die Bauanordnung zwei Sammel- und/oder Verteilrohre auf, die beide jeweils zur Aufnahme im Wesentlichen aller ersten und zweiten Durchflusseinrichtungen dienen. Es sind bevorzugt zwei Sammel- und/oder Verteilrohre vorgesehen, in welchen sowohl das erste fließfähige Medium als auch das zweite fließfähige Medium in jeweils vorgegebenen, voneinander getrennten Abschnitten fließt.

Bevorzugt weisen die Durchflusseinrichtungen zwei Endabschnitte auf, die jeweils in ein Sammel- und/oder Verteilrohr ragen. Bevorzugt ragen dabei die jeweiligen Endabschnitte in zwei unterschiedliche Sammel- und/oder Verteilrohre. Es ist jedoch auch möglich, dass die Endabschnitte in das jeweils gleiche Sammel- und/oder Verteilrohr ragen. Dabei weist bevorzugt dann ein entsprechendes Sammel- und/oder Verteilrohr wenigstens eine Trenneinrichtung auf, die das Sammel- und/oder Verteilrohr in einen ersten Raum aufteilt, in welchen die ersten Endabschnitte der Durchflusseinrichtungen ragen, sowie einen zweiten Raum, in welchen die zweiten Endabschnitte der Durchflusseinrichtungen ragen. Auf diese Weise kann jeweils der zuflussseitige Abschnitt und der abflussseitige Abschnitt der Sammel- und/oder Verteilrohre voneinander getrennt werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Vielzahl von ersten Durchflusseinrichtungen parallel zu der Vielzahl von zweiten Durchflusseinrichtungen angeordnet. Dies bedeutet, dass die jeweiligen Längsrichtungen der Durchflusseinrichtungen parallel zueinander sind, und bevorzugt sind zwischen den einzelnen Durchflusseinrichtungen Kühlrippen oder dergleichen vorgesehen, die den Wärmeaustausch mit dem zwischen den Durchflusseinrichtungen hindurchtretenden Wärmeaustauschmedium, insbesondere Luft, verbessern. Es ist möglich, dass die Trennung der ersten Durchflusseinrichtungen bezüglich der zweiten Durchflusseinrichtungen durch die Unterbrechung jeweils eines Sammel- und Verteilrohres erfolgt.

Bevorzugt weisen die ersten Durchflusseinrichtungen im Wesentlichen die gleiche äußere geometrische Gestalt auf, wie die zweiten Durchflusseinrichtungen. Auf diese Weise kann die Herstellung vereinfacht werden, da keine verschiedenen Arten von Durchflusseinrichtungen bzw. Durchflusseinrichtungenn gefertigt werden müssen. Es kann jedoch auch vorteilhaft sein, wenn die ersten Durchflusseinrichtungen eine andere äußere geometrische Gestalt als die zweiten Durchflusseinrichtungen aufweisen.

Vorzugsweise kann auch die innere geometrische Gestaltung der ersten Durchflusseinrichtungen und der zweiten Durchflusseinrichtungen identisch gestaltet sein.

Insbesondere aber wenn sich die Viskosität des ersten fließfähigen Mediums von der des zweiten fließfähigen Mediums wesentlich unterscheidet, wird die innere geometrische Gestalt unterschiedlich gewählt.

Die Durchflusseinrichtungen weisen dann einen oder mehrere parallel angeordnete Strömungspfade auf, die jeweils für sich einen runden, einen rechtförmigen oder einen dreieckförmigen Querschnitt aufweisen. Dabei kann die jeweilige Querschnittsform geometrisch relativ exakt gestaltet werden, es ist aber auch im Rahmen der Erfindung möglich, insbesondere bei Verwendung eines rechteckförmigen oder dreieckförmigen Querschnitts, die Übergangsbereiche gerundet, insbesondere konkav, auszuführen.

Die hydraulischen Durchmesser der einzelnen Durchflussquerschnitte liegen bevorzugt in einem Bereich von 0,3 mm bis 10 mm. Dabei wird der hydraulische Durchmesser durch eine Formel bestimmt, in welcher die Querschnittsfläche des Rohrs mit 4 multipliziert und dann durch den benetzten Umfang des Rohres ermittelt wird.

Beim ersten fließfähigen Medium handelt es sich bevorzugt um ein Kältemittel der Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs. In diesem Fall ist der erste Wärmetauscher als Kondensator ausgestaltet. Weiterhin ist es bevorzugt, dass das erste fließfähige Medium ein Kühlmittel ist. In diesem Fall ist die erste Einrichtung zum Austausch von Wärme bevorzugt als Kühler eines Kraftfahrzeugs gestaltet, durch welche das den Motor des Fahrzeugs durchströmende Kühlwasser gekühlt wird.

Bevorzugt liegt der hydraulische Durchmesser im Falle der ersten Einrichtung zum Austausch von Wärme zwischen 0,4 mm und 4 mm, besonders bevorzugt zwischen 0,4 und 1,3 mm.

Bei dem zweiten fließfähigen Medium handelt es sich bevorzugt um eine Betriebsflüssigkeit eines Kraftfahrzeugs, welches vorzugsweise aus einer Gruppe entnommen ist, welche Motoröle zum Schmieren einer Verbrennungskraftmaschine, Getriebeöle für die Schmierung eines automatischen oder eines manuellen Getriebes, Getriebeöle, welche zur Schmierung eines Differenzials vorgesehen sind, durch welches das Antriebsmoment eines Motors auf die angetriebenen Räder verteilt wird (wobei dieses Differential sowohl ein einzelnes Differential bei einer einzelnen angetriebenen Achse sein kann als auch die Verteil-Differentiale bei einem allradgetriebenen Fahrzeug) und dergleichen enthält. Als zweites fließfähiges Medium kommen ferner Betriebsflüssigkeiten wie Lenkhilfsöl, Bremsflüssigkeit oder Hydrauliköl zum Betreiben von Aufbauten eines Nutzkraftfahrzeuges in Frage.

Bevorzugt liegt der hydraulische Durchmesser im Falle der zweiten Einrichtung zum Austausch von Wärme, welche zum Kühlen der Betriebsflüssigkeit des Fahrzeugs dient, zwischen 0,3 mm und 10 mm, besonders bevorzugt zwischen 0,4 mm und 8 mm.

Bevorzugt weist die Rohrwand des Ölkühlers, d.h. der zweiten Einrichtung zum Austausch von Wärme, eine Dicke zwischen 0,2 und 1,5 mm, bevorzugt zwischen 0,35 und 1,0 mm, auf.

Da der Getriebeölkühler und der Kondensator unter unterschiedlichen Bedingungen, insbesondere unterschiedlichen Temperaturen bzw. Temperaturdifferenzen arbeiten, würden sich in dem Zwischenbereich zwischen dem Ölkühler und dem Kondensator thermische Verspannungen ergeben. So bleibt beispielsweise im Winter der Kondensator kalt, weil die Fahrzeugklimaanlage nicht in Betrieb ist. Gleichwohl erfährt der Ölkühler Erwärmungen und Abkühlungen, wenn das Fahrzeug zunächst gefahren und dann geparkt wird. Dabei dehnt sich das Rohr des Ölkühlers aus und zieht sich auch wieder zusammen, während das Rohr des Kondensators unverändert bleibt.

Aus diesem Grund sollte das Rohr des Ölkühlers stark genug ausgebildet sein, um den Spannungen, die durch diese Ausdehnung und Zusammenziehung erzeugt werden, zu widerstehen. Aus diesem Grunde ist die Wand bevorzugt dicker als die Rohrwand im Falle eines allein betriebenen Öl-Luft-Kühlers, bei dem keine derartige wärmebedingte Spannung entsteht. Die oben genannte Wanddicke zwischen 0,35 und 1,0 mm stellt einerseits eine ausreichende Stärke sicher und andererseits einen geringen Materialverbrauch.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist wenigstens ein Sammel- und/oder Verteilrohr wenigstens eine Trenneinrichtung auf, um den Raum für das erste fließfähige Medium gegenüber dem für das zweite fließfähige Medium abzutrennen. Dabei handelt es sich bevorzugt um eine im Inneren des Sammel- und/oder Verteilrohrs angeordnete Trennwand, durch welche keines der beiden fließfähigen Medien hindurchtreten kann.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist zwischen den ersten und den zweiten Durchflusseinrichtungen eine Durchflusseinrichtung vorgesehen, durch welche im Wesentlichen kein Medium fließt. Dies bedeutet, dass auf eine Anzahl erster Durchflusseinrichtungen, die parallel zueinander angeordnet sind, wenigstens eine Durchflusseinrichtung folgt, in welcher kein Medium fließt, und auf diese wiederum eine Anzahl von zweiten Durchflusseinrichtungen, in welchen das zweite fließfähige Medium fließt. Diese Durchflusseinrichtung, in welcher im Wesentlichen kein fließfähiges Medium fließt, dient zur thermischen Isolierung der ersten Durchflusseinrichtungen gegenüber den zweiten Durchflusseinrichtungen. Die thermische Trennung zwischen diesen "blinden" Durchflusseinrichtungen und den jeweils benachbarten ersten und zweiten Durchflusseinrichtungen kann sowohl mit als auch ohne Kühlrippen ausgeführt sein. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ragt der Endabschnitt einer Durchflusseinrichtung, in welcher im Wesentlichen kein fließfähiges Medium fließt, in einen Abschnitt der Sammel- und/oder Verteilrohr, der beidseitig durch Trennwände abgegrenzt wird. Dabei findet sich zwischen diesen beiden Trennwänden im Wesentlichen kein fließfähiges Medium.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Sammler im Wesentlichen parallel zu dem Sammel- und/oder Verteilrohr angeordnet. Dabei weist der Sammler einen Querschnitt auf, der aus einer Gruppe von Querschnitten ausgewählt ist, welche kreisförmige, polygonartige Querschnitte und Mischformen hieraus enthält.

Bevorzugt ist der Sammler kürzer als das Sammel- und/oder Verteilrohr. Besonders bevorzugt weist der Sammler eine Länge auf, die im Wesentlichen mit der Länge des Abschnitts des Sammel- und/oder Verteilrohres übereinstimmt, in welchem das erste fließfähige Medium fließt. Das bedeutet, dass der Sammler im Wesentlichen die gleiche Länge aufweist, wie die erste Einrichtung zum Austausch von Wärme. Jedoch kann die Länge des Sammlers die Länge der ersten Einrichtung zum Austausch von Wärme auch über- oder unterschreiten.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Sammler gegenüber einer von den Durchflusseinrichtungen, genauer gesagt, von der Gesamtheit der Durchflusseinrichtungen aufgespannten Ebene seitlich versetzt angeordnet.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Anzahl der ersten Durchflusseinrichtungen größer als die Anzahl der zweiten Durchflusseinrichtungen. Dies bedeutet, dass auch die erste Einrichtung zum Austausch von Wärme eine größere seitliche Fläche, genauer gesagt, doch einen größeren Raum einnimmt, als die zweite Einrichtung zum Austausch von Wärme.

Bevorzugt weist wenigstens ein Sammel- und/oder Verteilrohr, besonders bevorzugt beide Sammel- und/oder Verteilrohre, mehrere Trenneinrichtungen bzw. Trennwände auf. Auf diese Weise wird das erste fließfähige Medium innerhalb der ersten Einrichtung zum Austausch von Wärme mehrfach zwischen den Sammel- und Verteilrohren hin- und hergeleitet.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist wenigstens eine weitere Einrichtung zum Austausch von Wärme an der ersten oder der zweiten Einrichtung zum Austausch von Wärme angeordnet. Dabei kann bevorzugt die erste Einrichtung zwischen der zweiten Einrichtung und der weiteren Einrichtung zum Austausch von Wärme angeordnet sein.

In einer weiteren Ausführungsform ist die zweite Einrichtung zum Austausch von Wärme oder eine weitere Einrichtung zum Austausch von Wärme im Wesentlichen parallel zu einem Sammel- und/oder Verteilrohr angeordnet. Auch ist eine Anordnung der zweiten Einrichtung zum Austausch von Wärme derart möglich, dass die Ebene, welche durch die ersten Durchflusseinrichtungen aufgespannt wird, und die Ebene, die durch die zweiten Durchflusseinrichtungen aufgespannt wird, parallel zueinander liegen. In diesem Falle ist in Strömungsrichtung der Luft die zweite Einrichtung zum Austausch von Wärme vor oder hinter der ersten Einrichtung zum Austausch von Wärme angeordnet.

Bevorzugt handelt es sich bei der zweiten Einrichtung zum Austausch von Wärme um eine Einrichtung, die aus einer Gruppe von Einrichtungen zum Austausch von Wärme entnommen ist, welche Lenkhilfeölkühler, Getriebeölkühler und dergleichen enthält.

Bevorzugt ist der Zufluss und der Abfluss der zweiten Einrichtung zum Austausch von Wärme an gegenüberliegenden Endabschnitten der zweiten Einrichtung zum Austausch von Wärme angeordnet. Dies bedeutet, dass in die ser Ausführungsform das zweite fließfähige Medium, das heißt bevorzugt das Öl, in ein erstes Sammel- und Verteilrohr eintritt, sich von dort auf im Wesentlichen sämtliche zweiten Durchflusseinrichtungen verteilt und im zweiten Sammel- und Verteilrohr gesammelt wird, und von dort über den Abfluss abfließt.

In einer weiteren Ausführungsform sind der Zufluss und der Abfluss der zweiten Einrichtung zum Austausch von Wärme an dem gleichen Endabschnitt der zweiten Einrichtung zum Austausch von Wärme angeordnet. In diesem Fall gelangt das zweite fließfähige Medium zunächst über eine vorgegebene Anzahl der Durchflusseinrichtungen von dem ersten Sammel- und/oder Verteilrohr in das zweite Sammel- und/oder Verteilrohr, und von dort wieder über einen weiteren Teil der Durchflusseinrichtung zurück in das erste Sammel- und Verteilrohr und zum Abfluss. In diesem Fall weist bevorzugt das Sammel- und Verteilrohr, an welchem der Zufluss und der Abfluss angeordnet sind, eine Trenneinrichtung bzw. eine Trennwand auf, die senkrecht zu der Längsrichtung des Rohres angeordnet ist.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Längsrichtung wenigstens des Zuflusses oder des Abflusses der zweiten Einrichtung zum Austausch von Wärme gegenüber der von der Gesamtheit der Durchflusseinrichtungen aufgespannten Ebene und einem vorgegebenen Winkel angeordnet. Dieser Winkel liegt zwischen 0 Grad und 70 Grad, bevorzugt zwischen 0 Grad und 40 Grad und, besonders bevorzugt, zwischen 5 Grad und 30 Grad.

Weitere Vorteile und Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Bauanordnung ergeben sich aus den beigefügten Zeichnungen.
Darin zeigen:
1a eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Bauanordnung in einer ersten Ausführungsform;
1b eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Bauanordnung in einer weiteren Ausführungsform;
2a eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Bauanordnung;
2b eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Bauanordnung;
2c eine obere Draufsicht der erfindungsgemäßen Bauanordnung;
2d eine Ansicht der Unterseite der erfindungsgemäßen Bauanordnung;
3 eine Anschlusseinrichtung für die Zu- und Abflüsse der ersten Einrichtung zum Austausch von Wärme;
4 eine vergrößerte Ansicht der erfindungsgemäßen Bauanordnung;
5 eine Darstellung des Sammlers für eine erfindungsgemäße Bauanordnung;
6 eine vergrößerte Unteransicht der erfindungsgemäßen Bauanordnung;
7a eine vergrößerte Seitenansicht der erfindungsgemäßen Bauanordnung;
7b eine weitere Seitenansicht der erfindungsgemäßen Bauanordnung;
8 eine Detaildarstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bauanordnung
1a zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Bauanordnung. Dabei bezieht sich das Bezugszeichen 1 auf eine erste Einrichtung zum Austausch von Wärme, das Bezugszeichen 2 auf eine zweite Einrichtung zum Austausch von Wärme. Dabei ist die zweite Einrichtung 2 zum Austausch von Wärme mit ihrer Längsseite an einer Längsseite der ersten Einrichtung zum Austausch von Wärme angeordnet. Das Bezugszeichen 5 bezieht sich auf einen Sammler, welcher Bestandteil der ersten Einrichtung 1 zum Austausch von Wärme ist. Die Bezugszeichen 8 und 9 kennzeichnen einen Abfluss sowie einen Zufluss, welche Kältemittel in die erste Einrichtung 1 zum Austausch von Wärme leiten bzw. wieder aus dieser ableiten. Das Bezugszeichen 22 zeigt einen Zufluss für ein zweites fließfähiges Medium in die zweite Einrichtung 2 zum Austausch von Wärme, und Bezugszeichen 21 einen Abfluss für das zweite fließfähige Medium. In diesem Fall ist die zweite Einrichtung 2 zum Austausch von Wärme, bei der es sich beispielsweise um einen Lenkhilfeölkühler handeln kann, einfach durchströmt. Die zweite Einrichtung zum Austausch von Wärme kann alternativ auch unterhalb der ersten Einrichtung 1 zum Austausch von Wärme angeordnet sein, was durch die gestrichelt dargestellte Einrichtung 2 zum Ausdruck gebracht wird. In diesem Fall ist die zweite Einrichtung 2 zum Austausch von Wärme unterhalb der Unterkühlstrecke der ersten Einrichtung zum Austausch von Wärme, bei der es sich in dieser Ausführungsform um einen Kondensator handelt, angeordnet.
In 1b ist eine erfindungsgemäße Bauanordnung in einer weiteren Ausführungsform dargestellt. Im Unterschied zu den in 1a gezeigten zweiten Einrichtungen 2 zum Austausch von Wärme sind im Falle der in 1b gezeigten zweiten Einrichtungen 2 zum Austausch von Wärme sowohl der Zufluss 21 als auch der Abfluss 22 an einer Endseite der Einrichtung angeord net. In diesem Fall wird das in die zweite Einrichtung 2 eintretende Öl innerhalb der Einrichtung umgelenkt, das heißt es läuft zunächst von links nach rechts, und dann wieder von rechts nach links in 1b.
In 2a ist eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Bauanordnung darstellt. Diese weist ein erstes Sammel- und Verteilrohr 4 sowie ein zweites Sammel- und Verteilrohr 3 auf. Zwischen diesen Sammel- und Verteilrohren sind eine Vielzahl von ersten Durchflusseinrichtungen 12 und eine Vielzahl von zweiten Durchflusseinrichtungen 24 angeordnet. Das Bezugszeichen 5 bezieht sich auf den Sammler, welche parallel zu dem Sammel- und Verteilrohr 3 angeordnet ist. Die Bezugszeichen 6 beziehen sich auf Halteeinrichtungen, mit welchen die Bauanordnung beispielsweise gegenüber einem Rahmen einer Fahrzeugkarosserie befestigt werden kann. Das Bezugszeichen 9 kennzeichnet einen Zufluss für ein Kältemittel an der ersten Einrichtung zum Austausch von Wärme, und das Bezugszeichen 8 einen Abfluss für das Kältemittel. Das Bezugszeichen 21 kennzeichnet einen Zufluss für das zweite fließfähige Medium in die zweite Einrichtung zum Austausch von Wärme 2, und das Bezugszeichen 22 einen Abfluss für das zweite fließfähige Medium. Das Bezugszeichen 11 kennzeichnet einen Anschlussblock für die Zu- und Abflüsse 9 und 8 der ersten Einrichtung 1 zum Austausch von Wärme.
Die Durchflusseinrichtungen 12 und 24 weisen eine Länge zwischen 100 mm und 1000 mm, bevorzugt zwischen 300 mm und 800 mm und, besonders bevorzugt, zwischen 500 mm und 620 mm auf. Die Länge L der Vorrichtung liegt zwischen 200 mm und 1100 mm, bevorzugt zwischen 400 mm und 900 mm und, besonders bevorzugt, zwischen 600 mm und 700 mm. Die Breite B der Bauanordnung liegt zwischen 100 mm und 600 mm, bevorzugt zwischen 200 mm und 500 mm und besonders bevorzugt zwischen 350 mm und 400 mm. Die Länge des Sammlers liegt zwischen 300 mm und 600 mm, bevorzugt zwischen 200 mm und 500 mm und, besonders bevorzugt, zwischen 300 mm und 350 mm.
In 2b ist eine Seitenansicht auf die erfindungsgemäße Bauanordnung dargestellt. Das Bezugszeichen 11 kennzeichnet den Anschlussblock für die Zu- und Abflüsse 9 und 8. Das Bezugszeichen 22 kennzeichnet den Abfluss für die zweite Einrichtung 2 zum Austausch von Wärme. Man erkennt, dass der Zufluss 9 mehrere gewinkelte Bereiche aufweist. Die Bezugszeichen 27 und 25 kennzeichnen Halteeinrichtungen zum Befestigen des Anschlussblocks 11.
2c zeigt eine Sicht von unten der erfindungsgemäßen Bauanordnung. Dabei bezieht sich Bezugzeichen 12 auf die Vielzahl von Durchflusseinrichtungen der ersten Einrichtung 1 zum Austausch von Wärme. Wie sich aus 2c ergibt, ist die Längsrichtung der Zu- und Abflüsse 21 und 22 der zweiten Einrichtung 2 zum Austausch von Wärme gegenüber der Längsrichtung der Durchflusseinrichtungen 24 abgewinkelt.
In 2d ist eine weitere Seitenansicht der erfindungsgemäßen Bauanordnung dargestellt. Man erkennt auch hier, dass die Zu- und Abflüsse 9 und 8 gewinkelte Bereiche aufweisen. Die Länge des Abschnitts 9a, der im Wesentlichen parallel zu dem Sammel- und Verteilrohr 4 verläuft, kann an die baulichen Gegebenheiten im Motorraum angepasst werden. Die Bezugszeichen 14a, 14b und 14c kennzeichnen innerhalb des Sammel- und Verteilrohrs 4 angeordnete Trennwände, die ein Fließen der fließfähigen Medien in horizontaler Richtung im Wesentlichen verhindern. Bevorzugt ist zwischen den beiden Trenneinrichtungen 14a und 14b eine Durchflusseinrichtung 12 angeordnet, durch welche im Wesentlichen kein fließfähiges Medium fließt. Diese Anordnung dient, wie oben ausgeführt, einer thermischen Isolation. In dieser Ausführungsform ist links von der Trenneinrichtung 14a die zweite Einrichtung 2 zum Austausch von Wärme angeordnet, und rechts von der Trenneinrichtung 14b die erste Einrichtung 1 zum Austausch von Wärme. Dies bedeutet, dass das erste fließfähige Medium auf der rechten Seite der Trenneinrichtung 14b angeordnet ist, wohingegen das zweite fließfähige Medium links bezüglich der Trenneinrichtung 14a fließt. Auf diese Weise werden die fließfähigen Medien mindestens um den Abstand zwischen den Trenneinrichtungen 14a und 14b beabstandet gehalten.
3 zeigt eine Detailansicht des Anschlussblocks 11. Diese weist Aufnahmebereiche 65 und 67 für die Aufnahme des Zu- und Abflusses 9 bzw. 8 auf. Dabei sind in den Endabschnitten der Zu- und Abflüsse 9 und 8 bevorzugt erweiterte Bereiche zur Aufnahme weiterer Rohrabschnitte vorgesehen. Das Bezugszeichen 64 kennzeichnet eine Öffnung zum Einsetzen einer Halteeinrichtung 25 bzw. 27. Dabei weisen die Halteeinrichtungen 25 und 27 bevorzugt Gewinde auf, um oben in die Öffnungsabschnitte 64 und 63 eingeschraubt zu werden. Der Anschlussblock 11 ist bevorzugt gegenüber der Längsrichtung des Sammel- und Verteilrohrs 4 in einem vorgegebenen Winkel angeordnet. Dieser Winkel liegt bevorzugt zwischen 0 Grad und 50 Grad, bevorzugt zwischen 0 Grad und 30 Grad und, besonders bevorzugt, zwischen 0 Grad und 20 Grad.
In 4 ist eine weitere vergrößerte Seitenansicht auf die erfindungsgemäße Bauanordnung gezeigt. Dabei wird auch der Winkel, unter dem der Anschlussblock 11 gegenüber dem Sammel- und Verteilrohr 3 bzw. 4 angeordnet ist, deutlich. Des weiteren erkennt man, dass an dem Sammler 5 ein Deckel 59 angebracht ist, mit dessen Hilfe der Sammler 5 geöffnet werden kann.
5 zeigt eine Detailansicht des Sammlers 5. Diese weist in ihrem Inneren eine Trockner- und/oder Filtereinheit auf, die zur Filterung bzw. Trocknung des Kältemittels dient. Dabei bezieht sich das Bezugszeichen 57 auf ein Gehäuse zur Unterbringung der Trocken- und der Filtereinrichtung, in welchem beispielsweise ein Trocknergranulat angeordnet ist. Das Bezugszeichen 52 bezieht sich auf eine Abdichteinrichtung, um bei geschlossenem Deckel 59 den Sammler 5 gegenüber der Umgebung flüssigkeitsdicht abzuschließen. Das Bezugszeichen 56 bezieht sich auf einen unteren Gehäuseteil, in welchem die Trockner- und die Filtereinrichtung angeordnet sind.
In 6 ist eine weitere untere Ansicht der erfindungsgemäßen Bauanordnung dargestellt. Man erkennt auch hier die gekrümmten Abschnitte der Zu- und Abflüsse 9 und 8 sowie den Zufluss 21 für die zweite Einrichtung 2 zum Austausch von Wärme.
7a zeigt eine vergrößerte Sicht von unten der erfindungsgemäßen Bauanordnung. Dabei erkennt man, dass die Längsrichtung des Abflusses 22 der zweiten Einrichtung 2 zum Austausch von Wärme in einem vorgegebenen Winkel β gegenüber der Längsrichtung der Durchflusseinrichtungen 12 bzw. 24 verläuft. Dieser Winkel liegt zwischen 0 Grad und 40 Grad, bevorzugt zwischen 5 Grad und 20 Grad und, besonders bevorzugt, zwischen 8 Grad und 12 Grad.
Ebenso ist auch der Zufluss 21 gegenüber der Längsrichtung der Durchflusseinrichtung 24 in einem vorgegebenen Winkel angeordnet. Dieser Winkel Gamma liegt zwischen 0 Grad und 50 Grad, bevorzugt zwischen 10 Grad und 30 Grad und, besonders bevorzugt, zwischen 18 Grad und 24 Grad.
Das Bezugszeichen 14 bezieht sich auf eine Rahmeneinrichtung, die zur Stabilisierung sowohl der ersten Einrichtung 1 als auch der zweiten Einrichtung 2 zum Austausch von Wärme dient.
In 7b ist eine zweite Seitenansicht der erfindungsgemäßen Bauanordnung dargestellt. Man erkennt, dass der Sammler 5 gegenüber der durch die Durchflusseinrichtungen aufgespannten Ebene E seitlich versetzt ist. Das Bezugszeichen 6 bezieht sich wiederum auf eine Halteeinrichtung für die erfindungsgemäße Bauanordnung.
In 8 ist eine Detailansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Bauanordnung dargestellt, wobei der Sammler nicht dargestellt ist. Bei dieser Ausführungsform sind sowohl der Zufluss als auch der Abfluss der zweiten Einrichtung zum Austausch von Wärme an dem gleichen Endabschnitt der Einrichtung angeordnet. Die Trennwand 14a dient zur im Wesentlichen dichten Abtrennung des zulaufseitigen Bereichs von dem ablaufseitigen Bereich.
Daneben sind zwei Trennwände 14b und 14c dargestellt. Unterhalb des Abschnittes, der von den Trennwänden 14b und 14c begrenzt wird, ist eine Durchflusseinrichtung 35 angeordnet, durch welche im Wesentlichen kein fließfähiges Medium fließt. Anstelle einer „blinden" Durchflusseinrichtung könnte sowohl bei dieser Ausführungsform als auch bei den oben dargestellten Ausführungsformen ein Trennsteg 35 vorgesehen sein, dessen Außenabmessungen bevorzugt den Außenabmessungen der Durchflusseinrichtungen entsprechen, der jedoch im Vergleich zu den Durchflusseinrichtungen besonders bevorzugt einen vollen Querschnitt, d.h. keine Strömungskanäle aufweist.

Claims

Bauanordnung für Einrichtungen zum Austausch von Wärme, mit – wenigstens einer ersten Einrichtung (1) zum Austausch von Wärme, welche wenigstens einen Zufluss (9) für ein erstes fließfähiges Medium, ein Sammel- und/oder Verteilrohr für das erste fließfähige Medium, eine Vielzahl von ersten Durchflusseinrichtungen (12) für das erste fließfähige Medium, einen Sammler (5) sowie wenigstens einen Abfluss (8) für das erste fließfähige Medium aufweist; – wenigstens einer neben der ersten Einrichtung (1) zum Austausch von Wärme angeordneten zweiten Einrichtung (2) zum Austausch von Wärme, welche wenigstens einen Zufluss (21) für ein zweites fließfähiges Medium, ein Sammel- und/oder Verteilrohr für das zweite fließfähige Medium, eine Vielzahl von zweiten Durchflusseinrichtungen (24) für das zweite fließfähige Medium, sowie wenigstens einen Abfluss (22) für das zweite fließfähige Medium aufweist;
Bauanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Sammel- und/oder Verteilrohr (3, 4) für das erste fließfähige Medium auch als Sammel- und/oder Verteilrohr (3, 4) für das zweite fließfähige Medium dient.
Vorrichtung aufgrund wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Sammel- und/oder Verteilrohre vorgesehen sind, in welchen sowohl das erste fließfähige Medium als auch das zweite fließfähige Medium in vorgegebenen Abschnitten fließt.
Bauanordnung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Durchflusseinrichtung jeweils zwei Endabschnitte aufweist, die jeweils in ein Sammel- und/oder Verteilrohr ragen.
Bauanordnung nach wenigstens einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl von ersten Durchflusseinrichtungen (12) parallel zu der Vielzahl von zweiten Durchflusseinrichtungen (24) angeordnet ist.
Bauanordnung nach wenigstens einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Durchflusseinrichtungen (12) im Wesentlichen die gleiche geometrische Gestalt aufweisen wie die zweiten Durchflusseinrichtungen (24).
Bauanordnung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Durchflusseinrichtungen (12) eine andere geometrische Gestalt aufweisen als die zweiten Durchflusseinrichtungen (24).
Bauanordnung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste fließfähige Medium ein Kältemittel ist.
Bauanordnung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite fließfähige Medium ein Öl ist.
Bauanordnung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Sammel- und/oder Verteilrohr (3, 4) wenigstens eine Trenneinrichtung aufweist, um das erste fließfähige Medium gegenüber dem zweiten fließfähigen Medium abzutrennen.
Bauanordnung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den ersten (12) und den zweiten Durchflusseinrichtungen (24) eine Durchflusseinrichtung vorgesehen ist, durch welche im Wesentlichen kein erstes oder zweites Medium fließt.
Bauanordnung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Durchflusseinrichtungen (12, 24) lediglich durch eine Trennwand abgetrennt sind, die in wenigstens einem Sammel- und/oder Verteilrohr (3, 4) angeordnet ist.
Bauanordnung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammler (5) parallel zu dem Sammel- und/oder Verteilrohr (3, 4) angeordnet ist.
Bauanordnung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammler (5) kürzer ist als das Sammel- und/oder Verteilrohr (3, 4).
Bauanordnung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammler (5) eine Länge aufweist, die im Wesentlichen mit der Länge des Abschnittes des Sammel- und Verteilrohres (3, 4) übereinstimmt, in welchem das erste fließfähige Medium fließt.
Bauanordnung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammler (5) gegenüber einer von den Durchflusseinrichtungen (12, 24) aufgespannten Ebene (E) seitlich versetzt angeordnet ist.
Bauanordnung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der ersten Durchflusseinrichtungen (12) größer ist als die Anzahl der zweiten Durchflusseinrichtungen (24).
Bauanordnung nach wenigstens einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Einrichtung zum Austausch von Wärme an der ersten (1) oder der zweiten Einrichtung (2) zum Austausch von Wärme angeordnet ist.
Bauanordnung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Einrichtung vom Austausch von Wärme aus einer Gruppe von Einrichtungen zum Austausch von Wärme ausgewählt ist, welche Lenkhilfeölkühler, Getriebeölkühler und dergleichen enthält.
Bauanordnung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zufluss (21) und der Abfluss (22) der zweiten Einrichtung (2) zum Austausch von Wärme an gegenüberliegenden Endabschnitten der zweiten Einrichtung (2) zum Austausch von Wärme angeordnet sind.
Bauanordnung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zufluss (21) und der Abfluss (22) der zweiten Einrichtung (2) zum Austausch von Wärme an den gleichen Endabschnitten der zweiten Einrichtung zum Austausch von Wärme angeordnet sind.
Bauanordnung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsrichtung wenigstens des Zuflusses (21) oder des Abflusses der zweiten Einrichtung (2) zum Austausch von Wärme gegenüber der von den Durchflusseinrichtungen (24) aufgespannten Ebene (E) unter einem vorgegebenen Winkel angeordnet ist.
Bauanordnung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennung der ersten Durchflusseinrichtungen (12) bezüglich der zweiten Durchflusseinrichtungen (24) durch die Unterbrechung jeweils eines Sammel- und Verteilrohres (3, 4) erfolgt.