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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Wärmetauscherbaugruppe für eine Einrichtung
zur Konditionierung von in einen Fahrzeuginnenraum einzuleitender
Luft, umfassend einen rohrartigen, langgestreckten Wärmetauscherkörper und
eine Mehrzahl von von dem Wärmetauscherkörper sich
erstreckenden, zueinander im Wesentlichen parallelen Wärmeübertragungsrippen.
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Zur
Konditionierung der in den Fahrzeuginnenraum beispielsweise eines
Personenkraftfahrzeugs einzuleitenden Luft ist es bekannt, die hierfür erforderlichen
und mit der zu erwärmenden
Luft in Wechselwirkung tretenden Systemkomponenten in einem möglichst
kompakten Gehäuse
unterzubringen. Durch dieses Gehäuse
wird die Luft hindurchgeleitet und umströmt somit nacheinander verschiedene
Systembereiche, in welchen sie beispielsweise Wärme aufnehmen, Wärme abgeben
oder ggf. auch Feuchtigkeit abgeben kann. Ein Problem derartiger Einrichtungen
ist der in Fahrzeugen häufig
nur begrenzt zur Verfügung
stehende Bauraum, was eine sehr kompakte Ausgestaltung erforderlich
macht.
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Aus
der
DE 102 27 626
A1 ist eine Wärmetauscherbaugruppe
bekannt, welche mit einem langgestreckten, rohrartigen Wärmetauscherkörper und daran
vorgesehenen Wärmeübertragungsrippen
in einem Luftführungsgehäuse angeordnet
ist. Dieses Luftführungsgehäuse wird
von der in den Fahrzeuginnenraum einzuleitenden Luft durchströmt. Mit dem
Wärmetauscherkörper ist
ein brennstoffbetriebener Brenner gekoppelt, so dass im Verbrennungsbetrieb über die
dabei entstehenden heißen
Verbrennungsabgase Wärme
auf den Wärmetauscherkörper und
von diesen auf die Wärmeübertragungsrippen übertragen
wird. Die den Wärmetauscherkörper und die
Wärmeübertragungsrippen
umströmende
Luft nimmt Wärme
auf und kann somit erwärmt
in den Fahrzeuginnenraum eingeleitet werden. Ferner sind die Wärmeübertragungsrippen
von Rohrleitungen durchsetzt, die in Verbindung mit dem Kühlmittelkreislauf
einer Brennkraftmaschine stehen. Somit kann auch über diesen
Kühlmittelkreislauf
transportierte Wärme
auf die Wärmeübertragungsrippen
und über
diese auf die in den Fahrzeuginnenraum einzuleitende Luft übertragen
werden. Auch kann die im Verbrennungsbetrieb des brennstoffbetriebenen Brenners
entstehende Wärme über den
Wärmetauscherkörper, die
Wärmeübertragungsrippen
und die Rippen durchsetzende Rohrleitungen auf das Motorkühlmittel übertragen
werden, um dieses in der Startphase vorzuwärmen.
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Aus
der
EP 0 374 878 A2 ist
eine gasbetriebene Heizung für
Warmwasser und zum Erwärmen von
in einen Raum zu leitender Luft vorgesehen. Die Heizung umfasst
in einem Brennkammergehäuse eine
langgestreckte Brennkammer. An einer Außenseite des Brennkammergehäuses sind
in dessen Länsgrichtung
langgestreckte und sich radial erstreckende Wärmeübertragungsrippen vorgesehen.
Die Wärmeübertragungsrippen
außen
umgebend ist ein Tank für
die zu erwärmende
Flüssigkeit
vorgesehen.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Wärmetauscherbaugruppe
für eine
Einrichtung zur Konditionierung von in einen Fahrzeuginnenraum einzuleitender
Luft vorzusehen, mit welcher in baulich einfacher Art und Weise
eine Funktionenverschmelzung und somit eine kompakte Baugröße erlangt
werden kann.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe gelöst durch
eine Wärmetauscherbaugruppe
für eine
Einrichtung zur Konditionierung von in einen Fahrzeuginnenraum einzuleitender
Luft, wie im Anspruch 1 definiert. Diese umfasst einen rohrartigen,
langgestreckten Wärmetauscherkörper und
eine Mehrzahl von von dem Wärmetauscherkörper sich
erstreckenden, zueinander im Wesentlichen parallelen Wärmeübertragungsrippen,
wobei an wenigstens einem von dem Wärmetauscherkörper entfernten
Ende wenigstens eines Teils der Wärmeübertragungsrippen ein von Flüssigkeit
durchströmbarer Kanal
vorgesehen ist.
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Bei
der erfindungsgemäßen Wärmetauscherbaugruppe
ist der Kanal am Ende der Wärmeübertragungsrippen
vorgesehen, also nicht in in diesen gebildeten Öffnungen sich erstreckend.
Dies führt
zu einem deutlich einfacher zu realisierenden Aufbau und ermöglicht es
gleichzeitig auch, die Gesamtoberfläche dieses Kanals zu vergrößern, um eine
höhere
Wärmeübertragungseffizienz
zu erlangen. Gleichwohl kann in diesem Kanal strömendes Medium Wärme auf
die Wärmeübertragungsrippen übertragen,
um somit beispielsweise Luft, welche die Wärmeübertragungsrippen umströmt, zu erwärmen, oder
kann über
die Wärmeübertragungsrippen
Wärme aufnehmen,
um beispielsweise ein Motorkühlmittel
zu erwärmen.
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Bei
einer baulich ebenfalls sehr leicht zu realisierenden und eine noch
höhere
Effizienz aufweisenden Ausgestaltungsform wird vorgeschlagen, dass
an einem ersten Ende wenigstens eines Teils der Wärmeübertragungsrippen
ein Zuführkanal
und ein Abführkanal
vorgesehen sind und an einem zweiten Ende wenigstens eines Teils
der Wärmeübertragungsrippen
ein Umlenkkanal vorgesehen ist, und dass der Zuführkanal über wenigstens einen ersten Verbindungskanal
in Verbindung mit dem Umlenkkanal ist und der Abführkanal über wenigstens
einen zweiten Verbindungskanal in Verbindung mit dem Umlenkkanal
ist.
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Um
bei einer derartigen Ausgestaltung die Umströmbarkeit der Wärmeübertragungsrippen
mit der zu konditionierenden Luft so wenig als möglich zu beeinträchtigen,
wird vorgeschlagen, dass wenigstens ein erster Verbindungskanal
oder/und wenigstens ein zweiter Verbindungskanal sich zwischen dem
ersten Ende und dem zweiten Ende entlang einer Wärmeübertragungsrippe erstreckt.
Der Zirkulation des in den verschiedenen Kanälen strömenden, im Allgemeinen flüssigen Mediums
wird dann möglichst
wenig Widerstand entgegengesetzt, wenn in Zuordnung zu jeder Wärmeübertragungsrippe,
an welcher der Umlenkkanal vorgesehen ist, ein erster Verbindungskanal
oder/und ein zweiter Verbindungskanal vorgesehen ist.
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Der
zur Verfügung
stehende Bauraum wird sehr effizient ausgenutzt, wenn der Umlenkkanal oder/und
der Zuführkanal
oder/und der Abführkanal sich
in der Längserstreckungsrichtung
des Wärmetauscherkörpers im
Wesentlichen über
alle Wärmeübertragungsrippen
hinweg erstreckt.
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Ferner
wird ein sehr effizienter Wärmeübertrag
zwischen den verschiedenen Kanälen
und den Wärmeübertragungsrippen
dann gewährleistet, wenn
vorgesehen ist, dass der Umlenkkanal oder/und der Zuführkanal
oder/und der Abführkanal mit
wenigstens einer Wärmeübertragungsrippe fest verbunden
ist.
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Zur
Vergrößerung der
zur thermischen Beeinflussung der zu konditionierenden Luft zur
Verfügung
stehenden Oberfläche
wird vorgeschlagen, dass zwischen wenigstens zwei unmittelbar benachbarten
Wärmeübertragungsrippen
eine oberflächenvergrößernde Baugruppe
vorgesehen ist.
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Dabei
kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die oberflächenvergrößernde Baugruppe
wenigstens ein mit einer ondulierenden Struktur zwischen den beiden
Wärmeübertragungsrippen
liegendes und wenigstens eine dieser Wärmeübertragungsrippen berührendes
Wärmeübertragungselement
umfasst.
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Um
diese oberflächenvergrößernde Baugruppe
auch sehr effizient an die verschiedenen Kanäle anzukoppeln, wird vorgeschlagen,
dass die oberflächenvergrößernde Baugruppe
den Zuführkanal
oder/und den Abführkanal
oder/und den Umlenkungskanal oder/und wenigstens einen ersten Verbindungskanal
oder/und wenigstens einen zweiten Verbindungskanal berührt.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Einrichtung zum Konditionieren
von in einen Fahrzeuginnenraum einzuleitender Luft, umfassend ein von
der Luft durchströmbares
Gehäuse
und eine erfindungsgemäße Wärmetauscherbaugruppe,
wobei die Wärmetauscherbaugruppe
mit sich im Wesentlichen quer zur Luftströmungsrichtung in dem Gehäuse orientiertem
Wärmetauscherkörper und
im Wesentlichen parallel zur Luftströmungsrichtung orienterten Wärmeübertragungsrippen
in dem Gehäuse angeordnet
ist.
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Dabei
kann weiter vorgesehen sein, dass der Wärmetauscherbaugruppe ein mit
Brennstoff betriebener Brennerbereich zugeordnet ist, wobei den Brennerbereich
verlassende Verbrennungsabgase in den Wärmetauscherkörper eingeleitet
werden.
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Die
Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen
detailliert beschrieben. Es zeigt:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Wärmetauscherbaugruppe;
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2 eine
Längsschnittansicht
der erfindungsgemäßen Wärmetauscherbaugruppe,
welche in ein Luftführungsgehäuse integriert
ist;
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3 eine
Schnittansicht der in 2 dargestellten Wärmetauscherbaugruppe,
geschnitten längs
einer Linie III-III in 2;
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4 eine
der 2 entsprechende Ansicht einer abgewandelten Ausgestaltungsform;
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5 die
in 4 dargestellte Ausgestaltungsvariante ohne Brennerbereich.
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Eine
erste Ausgestaltungsform einer Wärmetauscherbaugruppe 10 ist
in den 1 bis 3 dargestellt. Diese Wärmetauscherbaugruppe 10 umfasst
einen langgestrecken, rohrartigen bzw. zylinderartigen Wärmetauscherkörper 12,
der an einem ersten Endbereich 14 durch eine Bodenwandung 16 verschlossen
ist und an einem zweiten Endbereich 18 zur Kombination
mit einem nur schematisch angedeuteten Brennerbereich 20 eines
mit Brennstoff betriebenen Fahrzeugheizgeräts ausgestaltet ist. Die Wärme tauscherbaugruppe 10 ist
zur Eingliederung in ein Luftführungsgehäuse 22 vorgesehen,
wobei an der Bodenwandung 16 beispielsweise ein Dorn 24 vorgesehen
sein kann, der in eine entsprechende Aussparung am Luftführungsgehäuse 22 eingreifend positionierbar
ist, um im ersten Endbereich 14 den Wärmetauscherkörper 12 am
Luftführungsgehäuse 22 zu
arretieren. Auch im zweiten Endbereich 18 ist der Wärmetauscherkörper 12 beispielsweise
mit einem zur Verbindung mit einem Luftgebläse vorgesehenen erweiterten
Abschnitt 26 am Luftführungsgehäuse 22 festgelegt,
wobei insbesondere in diesem Bereich ein das Entweichen von Luft
aus dem Luftführungsgehäuse 22 verhindernder
dichter Anschluss erfolgt. Man erkennt in 2, dass
der Wärmetauscherkörper 12 zwischen
seinen beiden Endbereichen 18 und 14 sich leicht
verjüngend
ausgestaltet ist. Dies ist aus fertigungstechnischen Gründen vorteilhaft,
wenn dieser Wärmetauscherkörper 12 in
einem Gussverfahren herzustellen ist, da auf diese Art und Weise
eine Entformungsschräge
realisierbar ist. Selbstverständlich
ist es auch möglich, den
Wärmetauscherkörper 12 in
seinem sich zwischen den beiden Endbereichen 14 und 18 erstreckenden
Abschnitt näherungsweise
mit gleichbleibendem Durchmesser auszugestalten.
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An
einer Außenoberfläche 26 des
den wesentlichen Bereich zwischen den beiden Endbereichen 14 und 18 überbrückenden,
rohrartigen Abschnitts 28 des Wärmetauscherkörpers 12 sind
zueinander im Wesentlichen parallel liegend mehrere Wärmeübertragungsrippen 30 vorgesehen.
Diese definieren zwischen sich jeweils Zwischenräume 32, durch welche
hindurch die in einen Fahrzeuginnenraum einzuleitende Luft strömt. Bei
der in 2 dargestellten Anordnung steht die Luftströmungsrichtung
im Wesentlichen senkrecht zur Zeichenebene, so dass die Luft näherungsweise
orthogonal zur Längsmittenachse
A des Wärmetauscherkörpers 12 und
im Wesentlichen parallel zu den als Scheiben ausgestalteten Wärmeübertragungsrippen 30 strömt.
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Die
im Brennerbereich 20, von welchem hier nur schematisch
eine Brennkammer 34 und ein Flammrohr 36 dargestellt
sind, entstehenden Verbrennungsabgase strömen durch das Flammrohr 36 hindurch
und treten am Ende des Flammrohrs 36 in den vom Wärmetauscherkörper 12 umschlossenen Innenraum
ein. An der Bodenwandung 16 werden sie umgelenkt und strömen dann
entlang der Innenoberfläche
des rohrartigen Abschnitts 28 zurück durch einen zwischen diesem
rohrartigen Abschnitt 28 und dem Flammrohr 36 gebildeten
Zwischenraum, bis sie zu einem Abgasauslass 38 gelangen,
wo sie zur Umgebung bzw. zu einem Abgasreinigungssystem abgegeben
werden. Um von den Verbrennungsabgasen möglichst viel Wärme aufnehmen
zu können, sind
auch an der Innenseite des rohrartigen Abschnitts 28 näherungsweise
in der Strömungsrichtung,
also näherungsweise
auch parallel zur Längsmittenachse
A sich erstreckende Wärmeübertragungsrippen 40 vorgesehen.
Diese sind vorzugsweise mit dem rohrartigen Abschnitt 28,
der Bodenwandung 16, dem Vorsprung 24 und dem
Ansatz 26 in einem Fertigungsvorgang, also im Allgemeinen
einem Druckgussvorgang, aus Metallmaterial, z. B. Aluminium, hergestellt.
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In
den Darstellungen der 1 und 3 erkennt
man, dass die Wärmeübertragungsrippen 30 näherungsweise
rechteckige Platten aus Blechmaterial sind. In einem zentralen Bereich
weisen diese Platten eine bei einem Stanzvorgang oder einem Ausschneidevorgang
gebildete Öffnung 42 auf,
wobei insbesondere bei der in 2 erkennbaren
leicht konischen Ausgestaltung des rohrartigen Abschnitts 28 des
Wärmetauscherkörpers 12 die Öffnungsgröße abgestimmt
sein muss auf denjenigen Bereich des Wärmetauscherkörpers 12,
wo eine jeweilige Wärmeübertragungsrippe 28 anzubringen
ist. Das heißt, bei
der in 2 ganz rechts liegenden Wärmeübertragungsrippe 30 ist
eine größere Öffnung 42 vorzusehen,
als bei der ganz links liegenden Wärmeübertragungsrippe 30.
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Die
Wärmeübertragungsrippen 30 erstrecken
sich ausgehend von dieser Öffnung
zu diametralen Seiten bezüglich
des Wärmetauscherkörpers 12,
so dass dieser näherungsweise
mittig zwischen den beiden Endbereichen 44 und 46 der
Wärmeübertragungsrippen 30 positioniert
ist. Es sei hier darauf hingewiesen, dass selbstverständlich jede
der Wärmeübertragungsrippen 30 beispielsweise
auch aus zwei Teilen bzw. Teilabschnitten bestehen kann, die beispielsweise
auch losgelöst
voneinander mit dem Wärmetauscherkörper 12 verbunden
werden können.
Dies kann vor allem dann von Vorteil sein, wenn der Wärmetauscherkörper 12 nicht
die in 3 erkennbare kreisrunde Querschnittsgeometrie,
sondern beispielsweise eine mehr eckige Querschnittsgeometrie aufweist.
Als Wärmeübertragungsrippe
im Sinne der vorliegenden Erfindung können dann beispielsweise zwei
derartige Teilabschnitte verstanden werden, die zueinander näherungsweise
in Flucht liegen.
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Am
ersten Endbereich 44 der Wärmeübertragungsrippen 30 sind
zwei in der Richtung der Längsmittenachse
A des Wärmetauscherkörpers 12 langgestreckte
Kanäle 48, 50 vorgesehen.
Der Kanal 48 bildet dabei einen Zuführkanal, während der Kanal 50 einen
Ableitkanal bildet. Wie man vor allem in 2 erkennt, überdecken
die beiden Kanäle 48, 50 alle
Wärmeübertragungsrippen 30 und
sind mit diesen an ihren Endbereichen 44 verbunden. Am
zweiten Endbereich 46 der Wärmeübertragungsrippen 30 ist
ein Umlenkkanal 52 vorgesehen, der ebenfalls mit den Wärmeübertragungsrippen 30 fest
verbunden ist und auch alle Wärmeübertragungsrippen 30 überdeckt.
Dies ist in 2 erkennbar. Jeder dieser Kanäle 48, 50, 52 kann
beispielsweise mit einer Bodenplatte 54, 56, 58 ausgestaltet
sein, die, wie in 2 in Verbindung mit dem Umlenkkanal 52 dargestellt,
in Zuordnung zu stiftartigen Vorsprüngen 60 an den Endbereichen 44 bzw. 46 der
Wärmeübertragungsrippen 30 Öffnungen
aufweisen können.
Die Bodenplatten 54, 56, 58 können auf
die Endbereiche 44 bzw. 46 der Wärmeübertragungsrippen 30 aufgelegt werden,
und nachfolgend kann eine feste Verbindung beispielsweise dadurch
geschaffen werden, dass die stiftartigen Vorsprünge 60 mit den Bodenplatten 54, 56, 58 verlötet oder
verklebt werden. Auch ein Verstemmen ist hier möglich. Von Bedeutung ist, dass die
in den Bodenplatten 54, 56 bzw. 58 zur
Aufnahme der stiftartigen Vorsprünge 60 gebildeten Öffnungen dicht
verschlossen werden, um ein Austreten von Flüssigkeit zu verhindern.
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Um
in Zuordnung zu jedem der Kanäle 48, 50, 52 einen
Flüssigkeitsführungsraum
bereitstellen zu können,
weisen diese beispielsweise schalenartige Abdeckgehäuse 62, 64, 66 auf,
die nach dem Anbringen der Bodenplatten 54, 56, 58 an
den Wärmeübertragungsrippen 30 auf
diesen Bodenplatten 54, 56, 58 befestigt
werden, beispielsweise auch durch Verlötung, Verklebung und durch
Presspassung.
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Man
erkennt in 3, dass der Umlenkkanal 52 sich
nicht nur über
alle in Richtung der Längsmittenachse
A aufeinander folgende Wärmeübertragungsrippen 30 hinweg
erstreckt, sondern diese auch in ihrer Querrichtung, also im Wesentlichen
der Luftströmungsrichtung,
die in 1 durch zwei Pfeile L angedeutet ist, überdeckt
bzw. überragt.
Die beiden am ersten Endbereich 44 der Wärmeübertragungsrippen 30 vorgesehenen
Kanäle 48, 50 weisen
in der Luftströmungsrichtung
L eine geringere Erstreckung auf, so dass hier nur ein Teillängenbereich
der Wärmeübertragungsrippen 30 durch
jeden dieser beiden Kanäle 48, 50 in
der Luftströmungsrichtung
L überdeckt
ist. Ebenso wie der Umlenkkanal 52 ragt jedoch auch jeder
der Kanäle 48, 50 in
der Luftströmungsrichtung über das
Ende der Wärmeübertragungsrippen 30 hinaus.
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Um
eine Verbindung zwischen dem Umlenkkanal 52 und den beiden
Kanälen 48, 50 herzustellen,
ist, wie in den 1 und 3 erkennbar,
in Zuordnung zu jeder Wärmeübertragungsrippe 30 ein Paar
von Verbindungskanälen 68, 70 vorgesehen. Dabei
erstreckt sich der erste Kanal 68 zwischen dem Zuführkanal 48 und
dem Umlenkkanal 52 entlang eines bezogen auf die Luftströmungsrichtung
L stromabwärtigen
Rands 72 einer jeweiligen Wärmeübertragungsrippe 30,
während
der zweite Verbindungskanal 70 sich zwischen dem Umlenkkanal 52 und
dem Abführkanal 50 entlang
des stromaufwärtigen
Rands 74 einer jeweiligen Wärmeübertragungsrippe 28 erstreckt.
Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Dicke der Verbindungskanäle 68, 70, gemessen
in der Richtung der Längsmittenachse
A des Wärmetauscherkörpers 12,
näherungsweise
der Dicke der Wärmeübertragungsrippen 30 entspricht bzw.
diese nicht wesentlich übersteigt.
Jede Wärmeübertragungsrippe 28 bildet
somit in Verbindung mit den beiden ihr zugeordneten Verbindungskanälen 68, 70 eine
Gesamtfläche,
die dann von der Luft umströmt
wird.
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Die
Verbindungskanäle 68, 70 münden in
die jeweiligen Kanäle 48, 50 bzw. 52 im
Bereich der Bodenplatten 54, 56, 58 ein
und können
mit diesen zum Bereitstellen eines dichten Abschlusses beispielsweise
ebenfalls verlötet
oder verklebt sein. Ferner kann zur Bereitstellung eines guten Wärmeübertragungskontakts
auch eine Wärmeübertragungsverbindung
zwischen den Verbindungskanälen 68, 70 und
den zugeordneten Wärmeübertragungsrippen 30 vorgesehen
sein, beispielsweise indem ebenfalls entlang der jeweiligen Ränder 72, 74 eine
Lötverbindung
geschaffen wird. Entsprechendes gilt auch für die Anbindung der Bodenplatten 54, 56, 58 an
die Wärmeübertragungsrippen 30.
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Die
beiden Kanäle 48, 50 sind
näherungsweise
in ihrer Längenmitte,
Länge hier
bezogen auf die Längsmittenachse
A, entlang welchen diese Kanäle 48, 50 sich
erstrecken, mit Leitungsanschlussstutzen 76, 78 versehen.
An diese Leitungsanschlussstutzen 76, 78 können Verbindungsleitungen, beispielsweise
Schläuche,
angeschlossen werden, die eine Anbindung an den Motorkühlmittelkreislauf einer
Brennkraftmaschine ermöglichen.
Im Betrieb einer derartigen Brennkraftmaschine bzw. beim Betreiben
einer Kühlmittelpumpe
strömt
das im Allgemeinen flüssige
Kühlmittel,
also beispielsweise Wasser, über
den Stutzen 76 näherungsweise
mittig in den Zuführkanal 48 und
verteilt sich nach beiden Seiten in dessen Längserstreckungsrichtung. Die
Flüssigkeit
tritt aufgrund des vorhandenen Drucks dann in die in Zuordnung zu
den Wärmeübertragungsrippen 30 vorgesehenen
ersten Verbindungskanäle 68 ein und
gelangt über
diese in den Umlenkkanal 52. Da dieser Umlenkkanal 52 sich über alle
Wärmeübertragungsrippen 30 hinweg
erstreckt und vorzugsweise auch in Zuordnung zu allen Wärmeübertragungsrippen 30 ein
Paar von Verbindungskanälen 68, 70 vorgesehen
ist, wird daraufhin der Umlenkkanal 52 über seine gesamte Erstreckungslänge entlang
der Längsmittelachse
A von dem flüssigen
Medium durchströmt,
und zwar näherungs weise
quer zur Längsmittelachse
A. Dieses flüssige
Medium tritt dann in die zweiten Verbindungskanäle 70 ein, die aufgrund
ihrer Zuordnung zu den Wärmeübertragungsrippen 30 ebenfalls
nahezu über
die gesamte Länge
des Wärmetauscherkörpers 12 vorgesehen sind,
und verlässt
diese zweiten Verbindungskanäle 70 dort,
wo diese in den Abführkanal 50 einmünden. Über den
Stutzen 78 kann das flüssige
Medium, also beispielsweise Motorkühlmittel, dann den durch den Zuführkanal 48,
die ersten Verbindungskanäle 68, den
Umlenkkanal 52, die zweiten Verbindungskanäle 70 und
den Abführkanal 50 definierten
Strömungsweg
verlassen.
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Bevor
nachfolgend die Funktionalität
bzw. der Betrieb der erfindungsgemäßen Wärmetauscherbaugruppe 10 beschrieben
wird, sei noch darauf hingewiesen, dass in den zwischen unmittelbar
benachbarten Wärmeübertragungsrippen 30 gebildeten
Zwischenräumen 32 zur
Vergrößerung der
in thermische Wechselwirkung mit der strömenden Luft tretenden Oberfläche oberflächenvergrößernde Elemente 80 vorgesehen
sein können.
Diese beispielsweise ebenfalls aus Blechmaterial geformten oberflächenvergrößernden
Elemente 80 weisen eine hier wellenartig ausgestaltete
ondulierte Form auf, so dass sie in der Luftströmungsrichtung nahezu keinen
zusätzlichen Strömungswiderstand
einführen,
aufgrund ihrer ondulierten Form und aufgrund des thermischen Kontakts
jeweils an den Wellenspitzen mit Wärmeübertragungsrippen eine deutlich
vergrößerte Gesamt-Wärmeübertragungsoberfläche bereitstellen. Auch
diese oberflächenvergrößernden
Elemente 80 können
zur Bereitstellung eines sehr effizienten Wärmeübertragungskontakts durch Lötverbindung
oder Klebeverbindung an die Wärmeübertragungsrippen 30 und
an die Verbindungskanäle 68 und 70 angebunden
sein, können
selbstverständlich
aber auch durch Presspassung bzw. Einspannung in den Zwischenräumen 32 gehalten
sein. Hier ist nach außen hin,
also in Richtung zu den Endbereichen 44, 46 der Wärmeübertragungsrippen 30 hin
durch das Vorsehen der Bodenplatten 54, 56, 58 das
Heraustreten der oberflächenvergrößernden
Elemente 80 verhindert. Es sei darauf hingewiesen, dass
selbstverständlich
hier andere ondulierte Formen, beispielsweise zickzackartige oder
sägezahnartige
Formen möglich
sind.
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Beim
Aufbau einer erfindungsgemäßen Wärmetauscherbaugruppe
kann, wie vorangehend bereits beschrieben, so vorgegangen werden,
dass zunächst
die Wärmeübertragungsrippen 30 mit
den Kanälen 48, 50, 52,
insbesondere den Bodenplatten 54, 56, 58,
verbunden werden. Vor oder nach dem Anbinden der Kanale 48, 50, 52 an
die Wärmeübertragungsrippen
können
die oberflächenvergrößernden Elemente 80 mit
diesem gekoppelt werden. Die Lötverbindung
zwischen diesen Bauteilen kann beispielsweise durch das Eintauchen
in ein Lötbad
oder durch das vorhergehende Beschichten mit Lötmaterial und das nachfolgende
Einbringen in einen ausreichend erwärmten Ofen erzeugt werden.
Diese vorgefertigte Baugruppe kann dann in Richtung der Längsmittenachse
A auf den Wärmetauscherkörper 12 aufgeschoben
werden, bis diese beiden Baugruppen die richtige Relativlage zueinander
haben. Nachfolgend können
dann auch die Wärmeübertragungsrippen 28 im
Bereich ihrer zentralen Öffnungen 42 mit
dem Wärmetauscherkörper 12 vorzugsweise
ebenfalls durch Verlötung
verbunden werden.
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Eine
Abwandlung hierzu ist beispielsweise in 4 gezeigt.
Es sind die Wärmeübertragungsrippen 30 mit
dem Wärmetauscherkörper 12 integral ausgebildet,
werden also beim Gussvorgang mit dem rohrartigen Abschnitt 28 zusammen
gefertigt. Bei dieser Ausgestaltungsform werden dann nach dem Herstellen
der den Wärmetauscherkörper 12 und
die Wärmeübertragungsrippen 30 umfassenden
Baugruppe die Kanäle 48, 50, 52 so
wie vorangehend beschrieben vorgesehen. Auch die oberflächenvergrößernden
Elemente 80 können
vor bzw. auch nach dem Anbinden der Kanäle 48, 50, 52 in
die Zwischenräume 32 eingesetzt
werden.
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Im
Betrieb einer derartigen erfindungsgemäß aufgebauten Wärmetauscherbaugruppe 10 bzw.
einer damit ausgestatteten Einrichtung zum Konditionieren von in
einem Fahrzeuginnenraum einzuleitender Luft kann also beispielsweise
in einem Standheizungsbetriebsmodus durch Betreiben des Brennerbereichs 20 Wärme bereitgestellt
werden, die über den
Wärmetauscherkörper 12,
die Wärmeübertragungsrippen 30 und
die oberflächen vergrößernden Elemente 80 auf
die im Luftführungsgehäuse 22 strömende Luft übertragen
werden kann. In dieser Betriebsphase dienen auch die Kanäle 48, 50, 52,
die in themischem Kontakt mit den Wärmeübertragungsrippen 30 stehen,
als oberflächenvergrößernde Elemente,
insbesondere deshalb, da sie, ebenso wie die Wärmeübertragungsrippen 30,
vorzugsweise aus gut Wärme
leitendem Material, also Metallmaterial, aufgebaut sind. Wenn in
dieser Betriebsphase gleichzeitig auch die Kühlmittelpumpe einer Brennkraftmaschine
betrieben wird, durchströmt
das Kühlmittel
in der vorangehend beschriebenen Art und Weise die verschiedenen
Kanäle 48, 50, 52 bzw.
auch 68, 70 und kann aufgrund des thermischen
Kontakts dieser Kanäle
mit den Wärmeübertragungsrippen 30 Wärme aufnehmen.
Es kann somit nicht nur der Innenraum eines Fahrzeugs vorerwärmt werden,
sondern auch die Brennkraftmaschine kann vor dem Starten bereits
vorgewärmt
werden. Soll lediglich das Vorwärmen
der Brennkraftmaschine erfolgen, so kann durch Unterbinden einer
Luftumströmung
dafür gesorgt
werden, dass nahezu die gesamte in die Wärmeübertragungsrippen 30 eingeleitete
Wärme auch über die
Kanäle 48, 68, 52, 70, 50 auf
das zirkulierende flüssige
Motorkühlmittel übertragen
wird.
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Nach
längerer
Betriebsdauer der Brennkraftmaschine ist das Motorkühlmittel
ausreichend erwärmt,
so dass nicht nur die zusätzliche
Erwärmung desselben über die
im Brennerbereich 20 ablaufende Verbrennung eingestellt
werden kann, sondern nunmehr auch dieses Motorkühlmittel dazu genutzt werden
kann, die in den Fahrzeuginnenraum einzuleitende Luft zu erwärmen. Zu
diesem Zwecke wird das hier nicht weiter dargestellte Luftfördergebläse betrieben,
um im Luftführungsgehäuse 22 einen
Luftstrom zu erzeugen. Dieser Luftstrom nimmt dann Wärme auf,
die über
das in den Kanälen
strömende flüssige Motorkühlmittel
auf die Wärmeübertragungsrippen 30 und
auch die oberflächenvergrößernden Elemente 80 übertragen
wird. Selbstverständlich
dienen auch in dieser Betriebsphase die Oberflächen der verschiedenen Kanäle 48, 50, 52, 68, 70 als
Wärmeübertragungsoberflächen.
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Bei
der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der
Wärmetauscherbaugruppe 10 kann
also auf das Vorsehen zweier separater Wärmetauscherbaugruppen für das Brennstoffbetriebene
Heizgerät
einerseits und für
das Motorkühlmittel
andererseits verzichtet werden. Diese Funktionalität kann in
ein und dieselbe erfindungsgemäße Wärmetauscherbaugruppe 10 integriert
werden. Dies führt
zu deutlichen Kosteneinsparungen und überdies einem wesentlich kompakteren
Aufbau. Selbstverständlich
kann die erfindungsgemäße Wärmetauscherbaugruppe 10 auch so
eingesetzt werden, wie ein herkömmlicher
Kühlmittelwärmetauscher,
also ohne der Funktionalität
einer Standheizung oder eines Zuheizers. Ist also diese zusätzliche
Standheizungs- oder Zuheizerfunktionalität nicht gewünscht, so kann beim Einbau
der Wärmetauscherbaugruppe 10 in
ein Fahrzeug bzw. das Luftführungsgehäuse 22 auf
das Vorsehen des Brennerbereichs 20 bzw. das Vorsehen des
gesamten Heizgeräts
verzichtet werden. Dies ist in 5 dargestellt.
Man erkennt hier den in 4 bereits gezeigten Wärmetauscherkörper 12 mit
den integral daran vorgesehenen Wärmeübertragungsrippen 30 und
den verschiedenen Kanälen,
hier dargestellt sind die Kanäle 48, 52.
Am Ansatz 26 sind keine weiteren Komponenten vorgesehen,
so dass der gesamte Innenraum des Wärmetauscherkörpers 12 frei
bleibt und letztendlich das System wie ein herkömmliches, lediglich durch das
Motorkühlmittel
zu erwärmendes System
betrieben werden kann. Da ein und derselbe Aufbau der Wärmetauscherbaugruppe 10 somit
für verschiedene
Ausstattungsvarianten eines Fahrzeugs genutzt werden kann, wird
insbesondere bei größeren zu
fertigenden Stückzahlen
eine Verringerung der Gesamtaufbaukosten erreichbar.
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Da
bei dem erfindungsgemäßen Aufbau
der Wärmetauscherbaugruppe
also eine Wärmeübertragungswechselwirkung
nicht nur mit der in den Fahrzeuginnenraum einzuleitenden Luft möglich ist,
sondern auch mit einem in den verschiedenen Kanälen strömenden flüssigen Medium, ist auch der
Einsatz insbesondere im Bereich von Wohnmobilen zur Erwärmung von
Brauchwasser denkbar. In diesem Falle können die Stutzen 76, 78 an
den Brauchwasserkreislauf angeschlossen werden, so dass bei Betreiben
einer Brauch wasserpumpe und gleichzeitigem Betreiben des brennstoffbetriebenen
Heizgerätes
die so erzeugte Wärme
auf das in den Kanälen
zirkulierende Brauchwasser übertragen
werden kann.
-
Wie
bereits vorangehend dargelegt, bieten sich als Aufbaumaterialien
für die
verschiedenen Teile der Wärmetauscherbaugruppe 10 vor
allem gut wärmeleitende
Materialien an. Der Wärmetauscherkörper 12 kann
mit dem ggf. daran integral ausgestalteten Wärmeübertragungsrippen 30 beispielsweise aus
Aluminium in einem Druckgussverfahren hergestellt werden. Bei separater
Ausgestaltung der Wärmeübertragungsrippen 30,
wie sie in den 1 bis 3 dargestellt,
können
diese beispielsweise in einfacher Art und Weise durch Ausschneiden
oder Ausstanzen aus Blechmaterial hergestellt werden. Entsprechendes
gilt auch für
die verschiedenen Aufbauteile der Kanäle 48, 50, 52, 68, 70.