DE102005018050A1 - Air heat exchanger - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Luftwärmetauscher in Luftverteilersystemen mit flexiblen Flächenwärmetauscherelementen, insbesondere für die Anwendung in Flugzeugen. DOLLAR A Erfindungsgemäß sind die einzelnen Flächenwärmetauscherelemente untereinander über Stege verbunden. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung von Luftwärmetauschern sowie eine Verwendung desselben.The invention relates to an air heat exchanger in air distribution systems with flexible surface heat exchanger elements, in particular for use in aircraft. DOLLAR A According to the invention, the individual surface heat exchanger elements are interconnected via webs. The invention further relates to a method for the production of air heat exchangers and a use thereof.

Description

Die Erfindung betrifft einen Luftwärmetauscher in Luftverteilersystemen mit flexiblen Flächenwärmetauscherelementen, insbesondere für die Anwendung in Flugzeugen.The The invention relates to an air heat exchanger in air distribution systems with flexible surface heat exchanger elements, in particular for the Application in airplanes.

Zur Erwärmung der Luft werden Heizgeräte in Luftverteilersysteme eingebaut. Aus Sicherheitsgründen sind auf dem Flugzeugsektor Heizelemente mit hohen Oberflächentemperaturen nicht erwünscht. Daher werden dort sogenannte Flächenheizelemente verwendet. Diese können aufgrund ihrer großen Oberfläche trotz niedriger Temperaturen eine hohe Wärmeleistung übertragen. Ziel ist es, eine möglichst große Oberfläche auf kleinem Raum zu installieren, um möglichst viel Wärme übertragen zu können. Die Wärmeleistung soll dabei kontrolliert abgegeben werden und unerlaubte Übertemperaturen sollen vermieden werden. Das wird durch den Einsatz von Sensoren und Sicherungen gewährleistet. Daher sollen die Elemente kostengünstige herstellbar sein und eine möglichst große Leistung bei geringem Gewicht und kleiner Baugröße erzielen.to warming the air heaters are in Air distribution systems installed. For security reasons are In the aircraft sector, heating elements with high surface temperatures not wanted. Therefore, there are so-called surface heating elements used. these can because of their big ones surface in spite of low temperatures transmit a high heat output. The goal is one as possible size surface Install in a small space to transfer as much heat as possible to be able to. The heat output should be delivered controlled and unauthorized overtemperatures should be avoided. That's through the use of sensors and fuses guaranteed. Therefore the elements should be cost effective be produced and one possible size Achieve performance with low weight and small size.

Es sind bereits Luftheizgeräte bekannt, die einen Aufbau aufweisen, wie er in der beigefügten 1 gezeigt wurde. Hier sind in einem aufzuheizenden luftführen den Rohr 12 flexible Flächenheizelemente 10 eingesetzt, die im hier dargestellten Ausführungsbeispiel parallel zueinander angeordnet sind. Hier sind die Flächenheizelemente freistehend in Form von Platten gebildet. Alternativ zu der hier dargestellten Ausführungsvariante können die Flächenheizelemente auch aus koaxial angeordneten Rohren bestehen. Zusätzlich können auch wärmeabnehmende Kühlkörper, beispielsweise in Form von Wärmetauscherlamellen vorgesehen sein.There are already known air heaters, which have a structure, as shown in the attached 1 was shown. Here are the pipes to be heated in a pipe to be heated 12 flexible surface heating elements 10 used, which are arranged parallel to each other in the embodiment shown here. Here, the surface heating elements are formed freestanding in the form of plates. As an alternative to the embodiment variant shown here, the surface heating elements can also consist of coaxially arranged tubes. In addition, heat-absorbing heat sinks may be provided, for example in the form of heat exchanger fins.

Bei diesen vorbekannten Systemen besteht ein sehr hoher Kontaktierungsaufwand, da die einzelnen Flächenheizelemente über Lötstellen, Steckverbindungen und dergleichen miteinander verbunden werden müssen. Hierdurch wird bei der Fertigung derartiger Elemente die Gefahr von Fehlstellen wesentlich vergrößert. Insbesondere bei der Herstellung koaxialer Flächenheizelemente ergibt sich ein wesentlich höherer Montageaufwand im Vergleich zu plattenförmigen Elementen.at These prior art systems have a very high contacting costs, since the individual surface heating elements via solder joints, Connectors and the like must be connected to each other. hereby In the production of such elements, the risk of defects significantly enlarged. Especially in the production of coaxial surface heating elements results in a much higher Assembly effort compared to plate-shaped elements.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Luftwärmetauscher zu schaffen, der vergleichsweise einfacher herzustellen und zu montieren ist.task The present invention is to provide an air heat exchanger, the is comparatively easier to manufacture and assemble.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Luftwärmetauscher mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Demnach werden die einzelnen Flächenwärmetauscherelemente untereinander über Stege miteinander verbunden. Diese Stege selbst sind unbeheizt. In diesen Stegen sind Leiter angeordnet, die die einzelnen Wärmetauscherleiter in den einzelnen Flächen miteinander verbinden. Die Stege dienen nur der mechanischen Verbindung der Flächenwärmetauscherelemente. Die entsprechenden Leiter sind üblicherweise – aber nicht zwingend – elektrische Leiter.According to the invention this Task through an air heat exchanger solved with the features of claim 1. Accordingly, the individual area heat exchanger elements with each other via bars connected with each other. These bars themselves are unheated. In these Webs are arranged conductors, which are the individual heat exchanger conductors in the individual areas connect with each other. The webs serve only the mechanical connection the surface heat exchanger elements. The corresponding conductors are usually - but not mandatory - electric Ladder.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den sich an den Hauptanspruch anschließenden Unteransprüchen.advantageous Embodiments of the invention will become apparent from the main claim subsequent Dependent claims.

Demnach können die Flächenwärmetauscherelemente in Form, Größe und Wärmetauscherleistung variabel ausgeführt sein. Somit können sie eine wesentlich bessere Ausnutzung des durchströmten Querschnitts der luftführenden Leitung führen.Therefore can the surface heat exchanger elements in shape, size and heat exchanger performance variable executed be. Thus, you can they a much better utilization of the flow-through cross section the air-conducting Lead the line.

So können sie beispielsweise in runden Rohren in bestimmten Bereichen stärker durchströmt werden und damit eine größere Wärmetauscherleistung erbringen.So can For example, they flow through more strongly in round pipes in certain areas and thus a greater heat exchanger performance provide.

Um eine gleichmäßige Oberflächentemperatur der flexiblen Wärmetauscherelemente in Richtung der durchströmten Länge zu bewirken, können diese auch über die Länge mit variabler Leistungsdichte ausgestattet sein. Dadurch kann bei einer vorgegebenen Maximaltemperatur, die nicht überschritten werden darf, eine über die Rohrlänge gleichmäßige Temperatur eingestellt werden.Around a uniform surface temperature the flexible heat exchanger elements in the direction of the flowed through Length too can cause these too over the length be equipped with variable power density. This can be done at a predetermined maximum temperature, which may not be exceeded, one on the tube length uniform temperature be set.

Besonders vorteilhaft sind zusätzliche Wärmeübertragungskörper vorgesehen, beispielsweise Platten und/oder Rippen. Die zusätzlichen Wärmeübertragungskörper können gleichzeitig als Träger und als Abstandshalter für die Flächenwärmetauscherelemente dienen.Especially advantageous are additional Heat transfer body provided, For example, plates and / or ribs. The additional heat transfer bodies can be used simultaneously as a carrier and as a spacer for the surface heat exchanger elements serve.

Die eingangs genannte Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird insbesondere auch durch ein Verfahren nach Anspruch 8 gelöst. Demnach werden die Flächenwärmetauscherelemente zusammen mit den diese verbindenden Stegen als ein einheitliches Element gefertigt.The The object of the present invention mentioned in the introduction is particular also solved by a method according to claim 8. Accordingly, the surface heat exchanger elements together with the connecting webs as a unitary element manufactured.

Besonders vorteilhafte Verfahrensausgestaltungen ergeben sich aus den sich an den Verfahrensanspruch 8 anschließenden Unteransprüchen. Demnach können die Sensoren oder andere Sicherungen zur Temperaturüberwachung sowie zu diesen führenden Verbindungsleitungen gleich während des Herstellprozesses der Flächenwärmetauscherelemente und der diese verbindenden Stege integriert werden.Especially advantageous process configurations emerge from the to the method claim 8 subsequent subclaims. Therefore can the sensors or other fuses for temperature monitoring as well as to these leading ones Connecting lines equal during the manufacturing process of the surface heat exchanger elements and these connecting webs are integrated.

Nach der Herstellung der Flächenwärmetauscherelemente und der Stege jeden Elementes wird dieses in die endgültige Form gebogen. Soweit das Wärmetauscherelement in eine Rohrleitung eingebracht ist, wird dieses dann hinterher in die Rohrleitung eingesetzt. Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Luftwärmetauschers braucht nicht mehr jedes einzelne Flächenwärmetauscherelement einzeln angeschlossen werden. Vielmehr reicht es aus, das ganze Flächenwärmetauscherelement an die Wärmetauscherfluidleitung anzuschließen.To the production of the surface heat exchanger elements and the webs of each element will this in the final form bent. As far as the heat exchanger element is introduced into a pipeline, this is then behind inserted into the pipeline. In the embodiment according to the invention of the air heat exchanger no longer needs every single surface heat exchanger element individually be connected. Rather, it is sufficient, the whole surface heat exchanger element to the heat exchange fluid line to join.

Besonders vorteilhaft wird der vorgenannte Luftwärmetauscher als Luftheizgerät, vorzugsweise zur Anwendung in Flugzeugen verwendet.Especially Advantageously, the aforementioned air heat exchanger as an air heater, preferably for Application used in airplanes.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels gezeigt. Es zeigen:Further Details, features and advantages of the invention will be apparent from an embodiment shown in the drawing. It demonstrate:

1: einen teilweise geschnittenen Luftwärmetauscher nach dem Stand der Technik und 1 a partially cut air heat exchanger according to the prior art and

2: mehrere Darstellungen eines Teils eines Luftwärmeaustauschers in verschiedenen Bauzuständen entsprechend der vorliegenden Erfindung. 2 Fig. 1: several illustrations of a portion of an air heat exchanger in various stages of construction in accordance with the present invention.

In den 2a bis 2c sind die verschiedenen Herstellschritte eines Luftwärmetauschers 20 dargestellt. Dieser besteht zunächst mal aus einer Reihe von Flächenwärmetauscherelementen 10, die jeweils über Stege 14 miteinander verbunden sind. Die Stege 14 sind im Wesentlichen in gleicher Weise aufgebaut wie die Wärmetauscherelemente 10, die im hier vorliegenden Ausführungsbeispiel Flächenheizelemente darstellen. Statt entsprechender Flächenheizelemente können diese natürlich auch als Flächenkühlelemente bei Einsatz in einer Klimaanlage ausgebildet sein.In the 2a to 2c are the different manufacturing steps of an air heat exchanger 20 shown. This consists initially of a series of surface heat exchanger elements 10 , each with webs 14 connected to each other. The bridges 14 are essentially constructed in the same way as the heat exchanger elements 10 which represent surface heating elements in the present embodiment. Instead of corresponding surface heating elements, these can of course also be designed as surface cooling elements when used in an air conditioning system.

Die Stege beinhalten in hier nicht dargestellter Art und Weise unbeheizte Leiter, die die Heizleiter der einzelnen flexiblen Wärmetauscherelemente 10 verbinden. Die unbeheizten Stege 14 sind vom Prinzip her gleich aufgebaut wie die einzelnen flexiblen Heizelemente 10, wodurch sie im selben Arbeitsprozess hergestellt werden können. Dadurch ist es möglich, mehrere flexible Heizelemente 10 und die notwendigen unbeheizten Stege 14 in einem Verbund gleichzeitig im selben Prozess herzustellen. Nach dem Herstellprozess in ebener Lage, wie sie in 2a dargestellt ist, werden die Wärmetauscherelemente 10 um die jeweiligen Stege 14 gebogen, wie dies in 2b gezeigt ist. Somit ergibt sich ein Paket aus Flächenwärmetauscherelementen, das beispielsweise in eine Rohrleitung eingebracht werden kann.The webs include in here not shown manner unheated conductors that the heating conductors of the individual flexible heat exchanger elements 10 connect. The unheated footbridges 14 are basically the same as the individual flexible heating elements 10 whereby they can be produced in the same work process. This makes it possible to have several flexible heating elements 10 and the necessary unheated footbridges 14 in a composite simultaneously in the same process. After the manufacturing process in a level position, as in 2a is shown, the heat exchanger elements 10 around the respective bars 14 bent, like this in 2 B is shown. This results in a package of surface heat exchanger elements, which can be introduced, for example, in a pipeline.

Dabei können in vorteilhafter Weise die Flächenwärmetauscherelemente 10, wie es hier nicht näher dargestellt ist, jeweils eine unterschiedliche Breite aufweisen. Dadurch passen sie sich besser an den Rohrinnenraum an. Die flexiblen Flächenwärmetauscherelemente 10 können, wie beispielsweise in der 2c angedeutet ist, mit Wärmeübertragungskörpern 16 verbunden sein, die die Wärme durch Konvektion an das umströmende Medium, also beispielsweise Luft, abgeben. Zusätzlich können auch noch Wärmeübertragungsrippen vorhanden sein, was in der 2c nicht zu erkennen ist. Die Kühlkörper, insbesondere in Rippenform können gleichzeitig als Träger der flexiblen Flächenwärmetauscherelemente dienen. Hierdurch ist eine sehr kompakte Bauweise möglich.In this case, advantageously, the surface heat exchanger elements 10 , as it is not shown here, each having a different width. As a result, they adapt better to the pipe interior. The flexible surface heat exchanger elements 10 can, as in the 2c is indicated with heat transfer bodies 16 be connected, which deliver the heat by convection to the flowing medium, so for example air. In addition, also heat transfer ribs may be present, which in the 2c can not be seen. The heat sinks, in particular in the form of ribs, can simultaneously serve as carriers of the flexible surface heat exchanger elements. This makes a very compact design possible.

Claims (12)

Luftwärmetauscher in Luftverteilersystemen mit flexiblen Flächenwärmetauscherelementen, insbesondere für die Anwendung in Flugzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Flächenwärmetauscherelemente untereinander über Stege verbunden sind.Air heat exchanger in air distribution systems with flexible surface heat exchanger elements, in particular for use in aircraft, characterized in that the individual surface heat exchanger elements are interconnected via webs. Luftwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege aus einem flexiblen, biegbaren Material bestehen.Air heat exchanger according to claim 1, characterized in that the webs of a flexible, bendable Material exist. Luftwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege gleich aufgebaut sind wie die Flächenwärmetauscherelemente.Air heat exchanger according to one of the claims 1 or 2, characterized in that the webs constructed the same are like the surface heat exchanger elements. Luftwärmetauscher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenwärmetauscherelemente in Form, Größe und Wärmetauscherleistung variabel ausgeführt sind.Air heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized that the Surface heat exchanger elements in shape, size and heat exchanger performance are made variable. Luftwärmetauscher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenwärmetauscherelemente eine über ihre Länge variable Wärmetauscherleistung aufweisen, um eine gleichmäßige Oberflächentemperatur in Richtung der durchströmten Länge zu erreichen.Air filter according to one of the preceding claims, characterized that the Surface heat exchanger elements one over her length variable heat exchanger capacity exhibit a uniform surface temperature in the direction of the flowed through Length too to reach. Luftwärmetauscher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenwärmetauscherelemente mit zusätzlichen Wärmeübertragungskörpern, vorzugsweise in Platten und/oder Rippenform, verbunden sind.Air heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized that the Surface heat exchanger elements with additional Heat transfer bodies, preferably in plates and / or rib shape, are connected. Luftwärmetauscher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenwärmetauscherelemente plattenförmig ausgebildet sind.Air heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized that the Surface heat exchanger elements plate-shaped are. Luftwärmetauscher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Wärmeübertragungskörper als Träger und als Abstandshalter für die Flächenwärmetauscherelemente dienen.Air heat exchanger according to one of the preceding existing claims, characterized in that the additional heat transfer body serve as a carrier and as a spacer for the surface heat exchanger elements. Verfahren zur Herstellung eines Luftwärmetauschers nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenwärmetauscherelemente zusammen mit den diese verbindenden Stegen als ein einheitliches Element gefertigt wird.Method for producing an air heat exchanger according to one of the claims 1 to 8, characterized in that the surface heat exchanger elements together with the connecting webs as a single element is manufactured. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß Sensoren zur Temperaturüberwachung sowie ihre Verbindungsleitungen in die Flächenwärmetauscherelemente während des Herstellprozesses integriert werden.Method according to claim 9, characterized in that that sensors for temperature monitoring as well as their connecting lines in the surface heat exchanger elements during the Manufacturing process are integrated. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenwärmetauscherelemente zunächst zusammen mit den sie verbindenden Stegen eben hergestellt und dann in die endgültige Form gebogen und gegebenenfalls in eine Rohrleitung eingebracht werden.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that Surface heat exchanger elements first just made together with the webs connecting them and then in the final Bent shape and optionally introduced into a pipeline become. Verwendung eines Luftwärmetauschers nach einem der vorangehenden Ansprüche als Luftheizgerät.Use of an air heat exchanger according to one of preceding claims as an air heater.
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