DE102006047234A1

DE102006047234A1 - Wärmeübertrager

Info

Publication number: DE102006047234A1
Application number: DE102006047234A
Authority: DE
Inventors: Franco Ghiani
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 2005-10-14
Filing date: 2006-10-04
Publication date: 2007-04-19

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager mit Rohren (1), die in einer Richtung von einem Medium durchströmt werden und zwischen denen Leiteinrichtungen angeordnet sind, die mit den Rohren verbunden sind und von einem weiteren Medium umströmt werden, wobei die Rohre (1) vorzugsweise aus Metallblech (2) gebildet und vorzugsweise mit Einprägungen versehen sind, wobei mindestens ein Rohrabschnitt (4-7) mit einer Struktur, insbesondere einer Mikrostruktur, versehen ist.
Um einen Wärmeübertrager zu schaffen, der kostengünstig herstellbar ist, ist der mit der Struktur versehene Rohrabschnitt im Bereich eines Durchgangs stoffschlüssig mit einem Boden eines Sammelkastens verbunden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager mit Rohren, die in einer Richtung von einem Medium durchströmt werden und zwischen denen Leiteinrichtungen angeordnet sind, die mit den Rohren verbunden sind und von einem weiteren Medium umströmt werden, wobei die Rohre vorzugsweise aus Metallblech gebildet und vorzugsweise mit Einprägungen versehen sind.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 101 27 084 A1 ist ein Wärmeübertrager mit einer Vielzahl von Flachrohren bekannt, die von einem flüssigen Kühlmedium durchströmbar sind. Zwischen den Flachrohren sind von Umgebungsluft beaufschlagbare Wellrippen angeordnet. Die Flachrohre sind auf wenigstens einer ihrer Flachseiten mit nach innen gerichteten Einprägungen versehen, die als längliche Wirbelerzeuger mit einer Längsachse ausgeführt sind. Aus der europäischen Patentschrift EP 0 030 072 B1 ist ein Wärmetauscher mit einer Vielzahl von Rohren mit Flachquerschnitt bekannt, die aus Metall gebildet sind und das Durchfließen eines Wärmeübertragungsmittels durch die Rohre ermöglichen. Mindestens eine Seitenwand jedes Rohres weist Riffelungen auf, die sich quer zur Längsachse des Rohres erstrecken. Die Riffelungen sind gleichförmig und haben jeweils eine Höhe, die kleiner als die Wanddicke des Rohres ist. Zwischen den Rohren erstrecken sich Rippen, die mit der Oberseite der Riffelungen im Eingriff stehen und daran befestigt sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Wärmeübertrager gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, der kostengünstig herstellbar ist.

Die Aufgabe ist bei einem Wärmeübertrager mit Rohren, die in einer Richtung von einem Medium durchströmt werden und zwischen denen Leiteinrichtungen angeordnet sind, die mit den Rohren verbunden sind und von einem weiteren Medium umströmt werden, wobei die Rohre vorzugsweise aus Metallblech gebildet und vorzugsweise mit Einprägungen versehen sind, wobei mindestens ein Rohrabschnitt mit einer Struktur, insbesondere einer Mikrostruktur, versehen ist, dadurch gelöst, dass der mit der Struktur versehene Rohrabschnitt im Bereich eines Durchgangs stoffschlüssig mit einem Boden eines Sammelkastens verbunden ist. Die Struktur, die vorzugsweise an allen Rohrabschnitten ausgebildet ist, dient dazu, das Rohrmaterial zu verstärken. Dadurch ist es möglich, zur Herstellung der Rohre dünnere Metallbleche oder weniger Material zu verwenden als bei herkömmlichen Wärmeübertragern. Außerdem wird durch die Struktur die Kapillarwirkung beim Verbinden der Rohre mit den Luftleiteinrichtungen verbessert. Das Verbinden der Rohre mit den Luftleiteinrichtungen erfolgt vorzugsweise durch Löten, kann aber auch durch andere stoffschlüssige Verbindungsarten, wie Schweißen oder Kleben, erfolgen. Die Struktur ist durchgehend und/oder mit unterbrochenen Vertiefungen ausgeführt.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Wärmeübertragers ist dadurch gekennzeichnet, dass der mit der Struktur versehene Abschnitt mehrere parallel zueinander angeordnete, längliche Vertiefungen und/oder Erhöhungen aufweist. Durch die länglichen Vertiefungen und Erhöhungen werden die Stabilität und die Festigkeit der Rohre deutlich erhöht.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Wärmeübertragers ist dadurch gekennzeichnet, dass der mit der Struktur versehene Abschnitt im Wesentlichen wellenförmig ausgebildet ist. Die Struktur ermöglicht die Verwendung von geringen Rohrwandstärken, insbesondere von sehr dünnen Metallblechen.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Wärmeübertragers ist dadurch gekennzeichnet, dass der mit der Struktur versehene Abschnitt im Querschnitt zickzackförmig oder zinnenförmig ausgebildet ist. Es können auch unterschiedliche Querschnittsprofile miteinander kombiniert werden.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Wärmeübertragers ist dadurch gekennzeichnet, dass die länglichen Vertiefungen und Erhöhungen, bezogen auf die Durchströmungsrichtung der Rohre, in einem Winkel zwischen 0 und 90 Grad geneigt angeordnet sind. Vorzugsweise beträgt der Winkel zwischen 30 und 60 Grad. Als besonders vorteilhaft haben sich Winkel von etwa 45 Grad erwiesen.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Wärmeübertragers ist dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren der Rohre eine Turbulenzeinlage angeordnet ist. Bei der Turbulenzeinlage kann es sich um ein separates Teil handeln. Die Turbulenzeinlage kann aber auch in die Rohre integriert sein.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Wärmeübertragers ist dadurch gekennzeichnet, dass das Metallblech eine Dicke von weniger als 0,5 mm aufweist. Als besonders vorteilhaft hat sich eine Dicke von weniger als 0,3 mm erwiesen.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Wärmeübertragers ist dadurch gekennzeichnet, dass das Metallblech mit Lot plattiert ist. Die Struktur wird vorzugsweise nach dem Lotplattieren, zum Beispiel durch Prägen, erzeugt.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Wärmeübertragers ist dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe beziehungsweise Höhe der länglichen Vertiefungen und Erhöhungen kleiner als der Abstand zwischen den Rohren und den Luftleiteinrichtungen vor dem Verbinden der Rohre mit den Luftleiteinrichtungen ist. Der Abstand wird in Abhängigkeit von der gewählten Verbindungsart als Löt-, Schweiß- oder Klebespalt bezeichnet.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Wärmeübertragers ist dadurch gekennzeichnet, dass das Metallblech aus Aluminium, Edelstahl, Kupfer oder Messing gebildet ist. Vorzugsweise besteht das Metallblech aus mindestens einer Legierung mit mindestens einem der vorab genannten Metalle.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Wärmeübertragers ist dadurch gekennzeichnet, dass an einem Falzende außen ein Radius ausgebildet ist. Der Radius verhindert, dass das Falzende beim Fügen des Rohres in einen Boden eines Sammelkastens nicht beschädigt wird.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Wärmeübertragers ist dadurch gekennzeichnet, dass sich der Radius an dem Falzende zwischen 0 und 0,1 mm von außen nach innen erstreckt. Dieser Größenbereich hat sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung als besonders vorteilhaft erwiesen.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Wärmeübertragers ist dadurch gekennzeichnet, dass in einem inneren Bereich eines Falzes relativ kleine Durchgangslöcher vorgesehen sind. Die Durchgangslöcher dienen dazu, das Befluxen zu optimieren.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Wärmeübertragers ist dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur, insbesondere die Mikrostruktur, Vertiefungen und/oder Erhöhungen aufweist, die verschiedene Formen aufweisen, und/oder sich in eine Richtung oder in mehrere unterschiedliche Richtungen erstrecken. Vorzugsweise sind die Vertiefungen und/oder Erhöhungen innen und/oder außen mit einer Kühlrippe oder mit mehreren Kühlrippen verbunden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung eines Rohres mit einer Mikrostruktur;
2 einen vergrößerten Ausschnitt aus 1 aus einer anderen Blickrichtung;
3 einen weiteren Ausschnitt aus 1 aus einer weiteren Blickrichtung;
4 eine Schnittdarstellung einer geschweißten Verbindungsstelle;
5 eine Schnittdarstellung einer gefalzten Verbindungsstelle;
6 eine weitere Schnittdarstellung einer gefalzten Verbindungsstelle;
7 eine weitere perspektivische Darstellung des Rohres aus 1:
8 einen Abschnitt des Rohres aus 1 in der Draufsicht;
9 einen Abschnitt des Rohres aus 1 in der Seitenansicht;
10 das Rohr aus 1 im Querschnitt;
11 eine perspektivische Darstellung einer Verbindungsstelle des Rohres aus 1;
12 einen Abschnitt eines Rohres gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel in der Draufsicht;
13 einen Abschnitt eines Rohres gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel in der Draufsicht;
14 eine perspektivische Darstellung eines Rohres gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
15 eine perspektivische Darstellung eines Rohres gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
16 eine perspektivische Darstellung eines Rohres gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
17 eine perspektivische Darstellung eines Rohres gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
18 ein Rohr gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel im Querschnitt;
19 bis 21 perspektivische Darstellungen von verschiedenen Rohrverbin dungsmöglichkeiten;
22 eine perspektivische Darstellung einer Rohrverbindungsstelle vor dem Verbinden;
23 u. 24 verschiedene Rohrquerschnitte;
25 eine ähnliche Darstellung wie in 22 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
26 weitere Rohrverbindungsmöglichkeiten;
27 eine ähnliche Darstellung wie in 22 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
28 einen Ausschnitt aus 27 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
29 und 30 ähnliche Darstellungen wie in 22 gemäß weiteren Ausfüh rungsbeispielen;
31 einen Ausschnitt aus 12;
32 einen Ausschnitt aus 13;
33 weitere Verbindungsmöglichkeiten und Rohrquerschnitte;
34 eine perspektivische Darstellung einer Verbindungsstelle des Rohres aus 1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel und
35 einen Abschnitt des Rohres aus 1 in der Draufsicht gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
Die Erfindung betrifft ein Rohr eines Wärmeübertragers, das innen und/oder außen mit einer Mikrostruktur versehen ist. Das Rohr umfasst eine oder mehrere Schalen, die an einer oder mehreren Verbindungsstellen miteinander verlötet, verschweißt oder verklebt ist beziehungsweise sind. Vorzugsweise weist das Rohr auf beiden Seiten eine Mikrostruktur auf.
Gemäß einer Variante der Erfindung sind die Rohre aus einem Metallblechmaterial gebildet. Die Struktur kann in das Rohblech eingebracht werden. Die Struktur kann aber auch in ein weiter verarbeitetes Blechmaterial eingearbeitet werden. So kann die Struktur zum Beispiel beim Falzen der Rohre eingeprägt werden. An den Verbindungsstellen ist das Blechmaterial vorzugsweise so gestaltet, dass eine relativ breite Anlagefläche entsteht. Dadurch können kleinere Lötspalte realisiert werden. Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung wird die Verstärkungsstruktur an extrudierten Rohren ausgebildet. Durch die Verstärkungsstruktur können dünnere Rohrwände realisiert werden als bei herkömmlichen Rohren. Die damit verbundene Materialeinsparung führt zu einer deutlichen Gewichtsreduzierung.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird der Rand oder Bord der Rohre so gestaltet, dass eine breitere Auflagefläche entsteht. Dadurch können kleinere Lötspalte im Bereich der Bodendurchzüge realisiert werden. Darüber hinaus wird das Führen, Finden, Schweißen und Löten der umgeformten Blechenden vereinfacht.
In 1 ist ein erfindungsgemäßes Rohr 1 perspektivisch dargestellt. Das Rohr 1 ist aus einem Stück Metallblech 2 gebildet und weist einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf. Das Metallblech 2 weist zwei rechteckige Hauptflächen 4 und 5 auf, die durch zwei ebenfalls rechteckige Seitenflächen 6, 7 miteinander verbunden sind. Des Weiteren weist das Rohr 1 zwei offene Enden 8, 9 auf. Die Flächen 4 bis 7 des Rohres 1, die auch als Abschnitte bezeichnet werden, sind gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung mit einer durchgehenden Struktur versehen.
In 2 ist ein Ausschnitt aus 1 vergrößert dargestellt. In der vergrößerten Darstellung sieht man, dass die Seitenfläche 7 einen im Wesentlichen zinnenförmigen Querschnitt 11 aufweist. Der zinnenförmige Querschnitt 11 führt dazu, dass die Seitenfläche 7 eine Vielzahl von länglichen, quaderförmigen Erhöhungen 14, 16 aufweist. Zwischen zwei länglichen Erhöhungen 14, 16 ist jeweils eine längliche Vertiefung 15, 17 angeordnet. Die Erhöhungen 14, 16 und Vertiefungen 15, 17 verlaufen diagonal in der Seitenfläche 7. Die weiteren Flächen des Rohres 1 sind in gleicher Weise ausgebildet wie die Fläche 7. Zwischen den einzelnen Flächen ist jeweils ein ebener Abschnitt 18, 19 ausgebildet. Durch die ebenen Abschnitte 18, 19 sind die Flächen oder Abschnitte 4 bis 7 einstückig miteinander verbunden.
In 3 sieht man, dass die Seitenfläche 6 eine in Längsrichtung verlaufende Verbindungslinie 22 aufweist, an welcher zwei Enden des Metallblechs 2 miteinander verbunden sind. Bei dem Metallblech 2 handelt es sich um ein streifenförmiges Bandmaterial.
In 4 ist angedeutet, dass die beiden Enden des Metallblechs miteinander verschweißt sein können.
In 5 ist angedeutet, dass die beiden Enden des Metallblechs an der Verbindungslinie 22 durch eine Falzverbindung miteinander verbunden sein können.
In 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Falzverbindung im Schnitt dargestellt. Vorzugsweise werden die beiden Enden des Metallblechs nach dem Falzen durch Löten stoffschlüssig miteinander verbunden.
In 7 ist durch Pfeile 31, 32 angedeutet, dass das Rohr 1 im eingebauten Zustand von einem Medium durchströmt wird. Außerdem sieht man in 7, dass auch die Hauptfläche 4 des Metallblechs 2 mit einer durchgehenden Struktur aus länglichen Vertiefungen und Erhöhungen versehen ist.
In 8 ist die Hauptfläche 4 in der Draufsicht dargestellt. In der Draufsicht sieht man, dass die Hauptfläche 4 eine Vielzahl von länglichen Erhöhungen 34, 36 und Vertiefungen 35, 37 aufweist. Die länglichen Erhöhungen und Vertiefungen verlaufen parallel zueinander in einem Winkel von 45 Grad zu der Rohrdurchströmungsrichtung, die durch die Pfeile 31 und 32 angedeutet ist.
In 9 sieht man, dass die Seitenfläche 6 mit der gleichen Struktur ausgestattet ist wie die Hauptfläche (4 in 8). Die Seitenfläche 6 weist eine Vielzahl von parallel zueinander verlaufenden, länglichen Erhöhungen 41, 43 und Vertiefungen 42, 44 auf. Die Erhöhungen und Vertiefungen verlaufen diagonal.
In 10 ist das Rohr 1 im Querschnitt dargestellt. Der Querschnitt hat im Wesentlichen die Gestalt eines Rechtecks. Im Inneren des Rohres 1 kann eine Turbulenzeinlage angeordnet sein. Die Turbulenzeinlage kann einstückig mit dem Metallblech 2 ausgeführt sein. Es kann aber auch eine separate Turbulenzeinlage in dem Rohr 1 angeordnet sein.
In 11 ist dargestellt, dass die beiden Enden des Metallblechs 2 auch durch Verbindungslaschen 47, 48 verbunden sein können, die in einem Überlappungsbereich aneinander anliegen. Die Verbindungslaschen 47, 48 können formschlüssig, zum Beispiel durch Falzen, und/oder stoffschlüssig, zum Beispiel durch Löten oder Schweißen, miteinander verbunden sein.
In 12 ist eine Hauptfläche 4 eines erfindungsgemäßen Rohres gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel in der Draufsicht dargestellt. Die Hauptfläche 4 weist drei Längsabschnitte 51 bis 53 mit unterschiedlichen Strukturen auf. Der Längsabschnitt 51 weist diagonal verlaufende, längliche Vertiefungen und Erhöhungen auf. Der Längsabschnitt 53 weist ebenfalls diagonal verlaufende, längliche Vertiefungen und Erhöhungen auf. Die länglichen Erhöhungen und Vertiefungen sind in dem Längsabschnitt 53 jedoch in einem Winkel von 90 Grad zu den Erhöhungen und Vertiefungen des Längsabschnitts 51 angeordnet. Der Längsabschnitt 52 ist zwischen den beiden Längsabschnitten 51 und 53 angeordnet. In dem Längsabschnitt 52 ist ein Fischgrätenmuster aus länglichen Erhöhungen und Vertiefungen ausgebildet.
In 13 sind die Längsabschnitte 51 bis 53 aus 12 vergrößert dargestellt. In der vergrößerten Darstellung sieht man, dass die länglichen Erhöhungen und Vertiefungen in den verschiedenen Längsabschnitten 51 bis 53 einstückig miteinander verbunden sind.
In 14 ist ein Ausführungsbeispiel eines Rohres perspektivisch dargestellt, bei dem von den Hauptflächen 4, 5 des Rohres Trennwände 55 bis 58 ausgehen. Die Trennwände 55 bis 58 sind abwechselnd parallel zueinander angeordnet. Die Trennwände 55 und 56 erstrecken sich in senkrechter Richtung von der Hauptfläche 5 zu der Hauptfläche 4. Die Trennwände 57, 58 erstrecken sich in senkrechter Richtung von der Hauptfläche 4 zu der Hauptfläche 5. Die Trennwand 57 ist in der Mitte zwischen den beiden Trennwänden 55 und 56 angeordnet. Die Trennwand 56 ist in der Mitte zwischen den Trennwänden 57 und 58 angeordnet. Durch die Trennwände 55 bis 58 wird der Innenraum des Rohres in eine Vielzahl von einzelnen Kanälen unterteilt.
In 15 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Rohres perspektivisch dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel weisen die Hauptflächen 4, 5 jeweils einen zinnenförmigen Querschnitt auf. Die Hauptfläche 5 ist mit einer Vielzahl von länglichen Erhöhungen 61, 63 und Vertiefungen 62, 64 ausgestattet. Die Erhöhungen und Vertiefungen verlaufen in Längsrichtung des Rohres. Die Hauptfläche 4 ist durch die Seitenfläche 7 einstückig mit der Hauptfläche 5 verbunden. Die Hauptfläche 4 weist die gleiche zinnenförmige Querschnittsstruktur wie die Hauptfläche 5 auf. Eine Vielzahl von länglichen Erhöhungen 65, 66 und Vertiefungen 67, 68 erstrecken sich in Längsrichtung des Rohres. Dabei sind die Erhöhungen 61, 65 und 63, 67 der Hauptflächen 5 und 4 jeweils gegenüberliegend angeordnet. Die Vertiefungen 62, 64 und 66, 68 der Hauptflächen 5 und 4 liegen aneinander an. Durch diese Anordnung wird im Inneren des Rohres eine Vielzahl von einzelnen Kanälen ausgebildet, die in Längsrichtung verlaufen.
In 16 ist ein Ausführungsbeispiel perspektivisch dargestellt, bei dem von den Hauptflächen 4, 5 Trennwände 71 bis 74 ausgehen. Die Trennwände 71 bis 74 sind senkrecht zu den Hauptflächen 4, 5 angeordnet. Mit ihren Enden liegen die Trennwände 71 und 73 sowie 72 und 74 aneinander an. Dadurch wird im Inneren des Rohres eine Vielzahl von in Längsrichtung verlaufenden Kanälen ausgebildet.
In 17 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Rohres dargestellt, das dem in 15 dargestellten Ausführungsbeispiel ähnelt. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die vorangegangene Beschreibung der 15 verwiesen. Im Unterschied zu dem in 15 dargestellten Ausführungsbeispiel sind bei dem in 17 dargestellten Ausführungsbeispiel an den seitlichen Enden der Hauptflächen in Längsrichtung verlaufende Stege 76, 77 und 78, 79 ausgebildet, die aneinander anliegen. Vorzugsweise sind die aneinander anliegenden Stege stoffschlüssig miteinander verbunden.
In 18 ist ein Rohr 81 mit einem runden Querschnitt dargestellt. Das Rohr 81 ist aus einem Metallblechstreifen 82 gebildet und mit einer erfindungsgemäßen Mikrostruktur ausgestattet. Das Metallblech 82 ist mit einem zinnenförmigen Querschnitt ausgestattet, der eine Vielzahl von Erhöhungen 84, 86 und Vertiefungen 85, 87 umfasst, die schräg zur Längsachse des Rohres 81 verlaufen.
In 19 ist perspektivisch dargestellt, dass an einer Verbindungsstelle 90 eines Rohres zwei Borde 91 und 92 nach außen abstehen können.
In 20 ist angedeutet, dass an einer Verbindungsstelle 93 eines Rohres zwei Borde nach innen abstehen können.
In 21 ist angedeutet, dass an einer Verbindungsstelle 96 ein Bord 97 nach innen und ein weiterer Bord 98 nach außen abstehen kann. Die in den 19 bis 21 dargestellten Rohrverbindungsmöglichkeiten sind vorzugsweise als Schweiß- oder Lötverbindungen ausgeführt. Die zu verbindenden Rohrenden liegen mit den Borden aneinander an.
In 22 ist eine Verbindungsstelle eines Rohres vor dem Verbinden der Borde perspektivisch dargestellt. Bei 101 und 102 ist angedeutet, dass der Rohrquerschnitt an verschiedenen Stellen mit Radien versehen sein kann.
In 23 sind verschiedene Rohrquerschnitte 104 bis 109 dargestellt. Der Rohrquerschnitt 104 weist zwei Radien 111 und 112 auf, die durch gerade Linien miteinander verbunden sind. Der Rohrquerschnitt 105 hat im Wesentlichen die Gestalt eines Rechtecks mit abgerundeten Ecken, wie bei 114 angedeutet ist. Der Rohrquerschnitt 106 ähnelt dem Rohrquerschnitt 105. Allerdings weist der Rohrquerschnitt 106 in den Eckbereichen unterschiedliche Radien 115 und 116 auf. Der Rohrquerschnitt 107 ist oval. Der Rohrquerschnitt 108 ist rund. Der Rohrquerschnitt 109 ähnelt dem Rohrquerschnitt 104. Die Mikrostruktur der Rohre kann parallel umlaufend ausgebildet sein. Die Mikrostruktur kann auch an den Eckradien auslaufen. Die Mikrostruktur kann vollflächig oder nur in bestimmten Bereichen vorgesehen sein.
In 24 sind weitere Rohrquerschnitte dargestellt, die teilweise mit einer Turbulenzeinlage oder einer Stützrippe ausgestattet sind.
In 25 ist ein Rohr mit zwei Borden 121, 122 vor dem Verbinden perspektivisch dargestellt. Die beiden Borde 121, 122 haben jeweils ein winkelförmiges Profil und greifen formschlüssig ineinander. Verschiedene Abmessungen des Rohres sind mit a, b, F und G bezeichnet. Der Versatz zwischen den Borden 121 und 122 entspricht optimal/maximal der Materialdicke plus G oder der Materialdicke plus F. Das Maß a ist vorzugsweise genauso groß wie das Maß b. Wenn das Maß a null ist, dann ist darauf zu achten, dass das Maß b nicht größer als der maximale Lötspalt ist. Wenn das Maß b null ist, dann ist darauf zu achten, dass das Maß a kleiner als der maximale Lötspalt ist.
In 26 sind unterschiedliche Bordverbindungsmöglichkeiten dargestellt, die vorzugsweise durch Schweißen hergestellt werden.
In 27 ist ein Rohr mit zwei Borden 124, 125 perspektivisch dargestellt, die formschlüssig ineinander greifen. Verschiedene Abmessungen des Rohres sind mit d_innen, e, F, G, T1, T2 und R(b) bezeichnet. Wenn F gleich null ist, dann sollte G die Größe des maximalen Lötspalts aufweisen. Wenn G gleich null ist, dann sollte F die Größe des maximalen Lötspalts aufweisen. Ansonsten sollte darauf geachtet werden, dass F gleich G ist. T2 ist vorzugsweise doppelt so groß wie T1. T2 kann aber auch genauso groß oder kleiner beziehungsweise größer als T1 sein. d (innen oder außen) sollte dem Radius R(b) entsprechen. Für d oder e sind folgende Kombinationen möglich: d oder e = 1 × R(b); d = 2 × R(b) + 0 – 1,0; d = 2 × R(b) + 0 – 1,5; d = 2 × R(b) + 0 – 2,0; d = 2 × R(b) + 0 – 2,5; d = 2 × R(b) + 0 – 3,0; d = 2 × R(b) + 0 – 3,5; d = 2 × R(b) + 0 – 4,0; d = 2 × R(b) + 0 – 4,5; d = 2 × R(b) + 0 – 5,0; d = 2 × R(b) + 0 – 5,5; D = 2 × R(b) + 0 – 6,0; d = 2 × R(b) + 0 – 6,5; d = 2 × R(b) + 0 – 7,0; d = 2 × R(b) + 0 – 7,5; d = 2 × R(b) + 0 – 8,0; d = 2 × R(b) + 0 – 8,5; d = 2 × R(b) + 0 – 9,0; d = 2 × R(b) + 0 – 9,5; d = 2 × R(b) + 0 – 10,0. Wenn d kleiner oder gleich dem maximalen Lötspalt ist, dann kann F oder G auch größer als der maximale Lötspalt sein. Wenn G Oder F kleiner als der maximale Lötspalt sind, dann kann d (innen/außen) auch größer als der maximale Lötspalt sein. Es können verschiedene Teilungen miteinander kombiniert werden. Die Mikrostruktur-Kanäle können parallel oder schräg zueinander verlaufen. Der Buchstabe S bezeichnet die Strukturtiefe.
In 28 ist angedeutet, dass der Winkel W vorzugsweise zwischen 0 und 45 Grad beträgt.
In 29 ist eine ähnliche Verbindungsstelle wie in 27 dargestellt. In 29 sieht man, dass die Struktur mehrere Radien R(a), R(b), R(c) und/oder R(e) aufweisen kann. Die Materialdicke kann im Bereich des Radiusübergangs bis zu 70 Prozent reduziert werden. Das Maß e ergibt sich aus der Summe von d mit der Materialstärke.
In 30 ist ein möglicher Versatz zwischen den Borden 124 und 125 mit x bezeichnet. Der Versatz sollte kleiner als die Materialstärke oder kleiner als die Summe aus der Materialstärke und der Strukturtiefe sein.
In 31 ist ein Ausschnitt aus 12 dargestellt, in dem verschiedene Winkel mit α1 und β1 bezeichnet sind. Die Winkel α1 und β1 betragen zwischen 0 und 90 Grad.
In 32 ist ein Ausschnitt aus 13 dargestellt. Bei 1 ist angedeutet, dass zwei Strukturlinien jeweils in einem Winkel zusammenlaufen. Bei 2 ist angedeutet, dass die Strukturlinien auch durch Radien verbunden sein können.
In 33 sind weitere Bordverbindungsmöglichkeiten mit oder ohne Turbulenzeinlage im Querschnitt dargestellt. Die Turbulenzeinlage kann mit oder ohne Struktur versehen sein. Ein Spalt s ergibt sich bei allen Ausführungen nach dem Löten. Die dargestellten Bordverbindungen sind auch für Rohre mit rundem oder ovalem Querschnitt verwendbar.
In 34 ist dargestellt, dass die äußere Verbindungslasche 48, die auch als Falzende bezeichnet wird, an ihrem Ende mit einem Radius R versehen sein kann. Der Radius R erstreckt sich in einem Abstand A von außen nach innen. Der Abstand A beträgt zwischen 0 und 0,1 mm. In einem inneren Bereich 150 eines Falzes können relativ kleine Durchgangslöcher vorgesehen sein.
In 35 ist die Hauptfläche 4 in der Draufsicht dargestellt. In verschiedenen Bereichen 161, 162, 163, 164, 165 und 166 ist angedeutet, dass verschiedenste Formen von Erhöhungen und/oder Vertiefungen miteinander kombiniert werden können. Dabei sind mosaikartige, lineare, lineare und runde, ovale, runde, drei oder mehr Ecken, sowie Kombinationen aus mehreren Geometrien möglich. Die Erhöhungen oder Vertiefungen können die Gestalt von Riffeln, Pyramiden, Zylindern, einem Torus oder einem Konus aufweisen.

Claims

Wärmeübertrager mit Rohren (1; 81), die in einer Richtung von einem Medium durchströmt werden und zwischen denen Leiteinrichtungen angeordnet sind, die mit den Rohren verbunden sind und von einem weiteren Medium umströmt werden, wobei die Rohre (1; 81) vorzugsweise aus Metallblech (2; 82) gebildet und vorzugsweise mit Einprägungen versehen sind, wobei mindestens ein Rohrabschnitt (4-7) mit einer Struktur, insbesondere einer Mikrostruktur, versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der mit der Struktur versehene Rohrabschnitt im Bereich eines Durchgangs stoffschlüssig mit einem Boden eines Sammelkastens verbunden ist.
Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mit der Struktur versehene Abschnitt (4-7) mehrere parallel zueinander angeordnete, längliche Vertiefungen und/oder Erhöhungen (14-17; 34-37; 41-44; 61-68; 84-87) aufweist.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mit der Struktur versehene Abschnitt (4-7) im Wesentlichen wellenförmig ausgebildet ist.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mit der Struktur versehene Abschnitt (4-7) im Querschnitt zickzackförmig ausgebildet ist.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mit der Struktur versehene Abschnitt (4-7) im Querschnitt zinnenförmig ausgebildet ist.
Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die länglichen Vertiefungen und Erhöhungen (14-17; 34-37; 41-44; 61-68; 84-87), bezogen auf die Durchströmungsrichtung der Rohre, in einem Winkel zwischen 0 und 90 Grad geneigt angeordnet sind.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren der Rohre (1; 81) eine Turbulenzeinlage angeordnet ist.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallblech (2; 82) eine Dicke von weniger als 0,5 mm, insbesondere von weniger als 0,3 mm, aufweist.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallblech (2; 82) mit Lot plattiert ist.
Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe beziehungsweise Höhe der länglichen Vertiefungen und Erhöhungen (14-17; 34-37; 41-44; 61-68; 84-87) kleiner als der Abstand zwischen den Rohren (1; 81) und den Luftleiteinrichtungen vor dem Verbinden der Rohre mit den Luftleiteinrichtungen ist.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallblech (2; 82) aus Aluminium, Edelstahl, Kupfer oder Messing gebildet ist.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Falzende (48) außen ein Radius R ausgebildet ist.
Wärmeübertrager nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Radius R an dem Falzende (48) zwischen 0 und 0,1 mm von außen nach innen erstreckt.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem inneren Bereich (15) eines Falzes relativ kleine Durchgangslöcher vorgesehen sind.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur (161-166), insbesondere die Mikrostruktur, Vertiefungen und/oder Erhöhungen aufweist, die verschiedene Formen aufweisen und/oder sich in eine Richtung oder in mehrere unterschiedliche Richtungen erstrecken.