DE102008025314A1 - Wärmetauscheranordnung für eine Heizeinrichtung, insbesondere für ein Fahrzeug - Google Patents
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Abstract
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wärmetauscheranordnung für eine Heizeinrichtung, insbesondere für ein Fahrzeug, umfassend ein topfartiges Gehäuse mit einem Bodenbereich und einem Wandungsbereich, wobei an einer dem Gehäuseinneren zugewandten Seite des Bodenbereichs eine Bodenvorsprungsanordnung mit einer Mehrzahl von bezüglich einer Längsmittenachse des Gehäuses sich von radial innen nach radial außen erstreckenden rippenartigen Bodenvorsprüngen vorgesehen ist.
- Eine derartige Wärmetauscheranordnung ist aus der
DE 101 46 610 A1 bekannt. Die1 zeigt eine derartige Wärmetauscheranordnung in einer als Standheizung oder Zuheizung einsetzbaren Heizeinrichtung10 . Die Heizeinrichtung10 umfasst eine allgemein mit12 bezeichnete Brennkammer, aus welcher über eine Flammblende14 die bei der Verbrennung entstehenden erhitzten Gase in den von einem Flammrohr16 umschlossenen, sich entlang einer Längsachse L erstreckenden Raumbereich18 eintreten. Das Flammrohr16 ist an seinem von der Brennkammer12 entfernt gelegenen Endbereich20 axial offen. - Ein im Wesentlichen topfartig ausgebildetes Gehäuse
22 einer Wärmetauscheranordnung24 umgibt das Flammrohr16 radial außen und liegt mit seinem Bodenbereich 26 dem axial offenen Endbereich20 des Flammrohrs16 gegenüber. Ein an den Bodenbereich26 in einem Verbindungsbereich28 anschließender Wandungsbereich30 des Gehäuses22 erstreckt sich näherungsweise parallel zum Flammrohr16 und näherungsweise auch entlang der Längsachse L, welche gleichzeitig auch eine Längsmittellinie für das Flammrohr16 und das Gehäuse22 bildet. Zwischen dem Flammrohr16 und dem Wandungsbereich30 des Gehäuses22 ist ein näherungsweise ringarti ger Raumbereich32 gebildet. Die aus dem axial offenen Endbereich20 des Flammrohrs16 ausgetretenen erwärmten Gase treffen auf den Bodenbereich26 auf und werden dort, wie in1 durch Pfeile dargestellt, zunächst nach radial außen und dann in Achsrichtung umgelenkt, so dass sie entlang des Flammrohrs16 und des Wandungsbereichs30 wieder in Richtung auf die Brennkammer14 zu und radial außerhalb davon nach außen abgegeben werden. - Ferner sei noch darauf hingewiesen, dass zum Bilden eines von beispielsweise zu erwärmendem Wasser zu durchströmenden Hohlraums
34 das Gehäuse22 der Wärmetauscheranordnung24 an seiner Außenseite durch ein weiteres Gehäuse36 umgeben ist. Um hier eine bestimmte Strömungsrichtung für die zu erwärmende Flüssigkeit vorzugeben, sind an der Außenseite des Gehäuses22 mehrere rippenartige Erhöhungen38 vorgesehen, welche dafür sorgen, dass die zu erwärmende Flüssigkeit in möglichst guten Wärmeübertragunsgkontakt mit dem Gehäuse22 treten kann. - Das Gehäuse
22 weist an seinem Bodenbereich26 an der zum Gehäuseinneren, also auch zum Flammrohr16 hin weisenden Seite40 eine allgemein mit42 bezeichnete Bodenvorsprungsanordnung auf. Diese umfasst eine Mehrzahl von bezüglich der Längsachse L sich näherungsweise radial erstreckenden Bodenvorsprüngen44 . In ihrem radial inneren Bereich enden die Bodenvorsprünge44 nahe dem zentralen Bereich des Bodenbereichs26 , stehen dort jedoch nicht in gegenseitiger Verbindung. Es wird somit nahe dem zentralen Bereich ein von den Endbereichen im Wesentlichen umschlossener Raumbereich gebildet, in welchen die im zentralen Bereich des Flammrohrs16 strömenden Gase eintreten können. Bei der Umlenkung nach radial außen treten diese Gase dann durch die Zwischenräume zwischen zwei Bodenvorsprüngen44 hindurch nach radial außen und es wird auf diese Art und Weise dafür gesorgt, dass am Bodenbereich16 keine gegen Umströmung abgeschirmten oder blockierten Raum- oder Volumenbereiche entstehen. - Am Wandungsbereich
30 des Gehäuses22 ist an einer Innenseite31 eine Wandungsvorsprungsanordnung54 vorgesehen. Diese umfasst eine Mehrzahl von Wandungsvorsprüngen56 , welche sich entlang des Gehäuses22 bzw. des Wandungsbereichs30 desselben näherungsweise in der Richtung der Längsachse L erstrecken. Man erkennt, dass im Übergangsbereich28 jeder der Bodenvorsprünge44 in einen jeweils diesem zugeordneten Wandungsvorsprung56 übergeht, wobei dieser Übergang vorzugsweise unterbrechungsfrei ausgebildet ist. - Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße Wärmetauscheranordnung so weiterzubilden, dass auch eine verbesserte, gleichmäßige Wärmeaufnahme erzielbar ist.
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Wärmetauscheranordnung für eine Heizeinrichtung, insbesondere für ein Fahrzeug, umfassend ein topfartiges Gehäuse mit einem Bodenbereich und einem Wandungsbereich, wobei an einer dem Gehäuseinneren zugewandten Seite des Bodenbereichs eine Bodenvorsprungsanordnung mit einer Mehrzahl von bezüglich einer Längsmittenachse des Gehäuses sich von radial innen nach radial außen erstreckenden rippenartigen Bodenvorsprüngen vorgesehen ist.
- Dabei ist weiter vorgesehen, dass die Bodenvorsprungsanordnung wenigstens zwei in ihrem radial inneren Bereich miteinander in Verbindung stehende erste Bodenvorsprünge umfasst.
- Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Wärmetauscheranordnung unterteilt die Bodenvorsprungsanordnung mit ihren im radial inneren Bereich aneinander anschließenden, also miteinander in Verbindung stehenden, Bodenvorsprüngen den Strömungsraumbereich nahe des Bodenbereichs in eine der Anzahl derartiger erster Bodenvorsprünge im Wesentlichen entsprechende Anzahl an Sektoren, in welchen eine definierte Strömung nach radial außen erzwungen wird, ohne dass ein wesentlicher Strömungsaustausch zwischen den Sektoren stattfinden kann. Es hat sich gezeigt, dass dadurch eine deutlich bessere Anströmung und somit Wärmeübertragung des gesamten Bodenbereichs erzielbar ist, bei welchem eine sehr gleichmäßige Ausnutzung der durch den Bodenbereich bereitgestellten Wärmeübertragungsfläche erzielt wird.
- Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Bodenvorsprungsanordnung mehr als zwei in ihrem radial inneren Bereich in Verbindung miteinander stehende erste Bodenvorsprünge umfasst, wobei eine besonders effiziente Ausnutzung des erfindungsgemäßen Effekts erzielbar ist, wenn die Bodenvorsprungsanordnung vier in ihrem radial inneren Bereich miteinander in Verbindung stehende erste Bodenvorsprünge umfasst.
- Bei Vorsehen von vier ersten Bodenvorsprüngen wird die gleichmäßige Ausnutzung des gesamten Bodenbereichs dadurch unterstützt, dass die vier ersten Bodenvorsprünge einen gegenseitigen Winkelabstand von etwa 90° zueinander aufweisen.
- Um einerseits die Strömung definiert nach radial außen zu leiten, und zwar auch in den zwischen ersten Bodenvorsprüngen begrenzten Sektoren, andererseits die Oberfläche des Bodenbereichs zu vergrößern, wird weiter vorgeschlagen, dass die Bodenvorsprungsanordnung zwischen wenigstens zwei ersten Bodenvorsprüngen wenigstens einen zweiten Bodenvorsprung aufweist, der in seinem radial inneren Bereich nicht in Verbindung mit einem ersten Bodenvorsprung steht, wobei vorzugsweise zwischen wenigstens zwei ersten Bodenvorsprüngen eine Mehrzahl zweiter Bodenvorsprünge vorgesehen ist.
- Die zweiten Bodenvorsprünge können zueinander unterschiedliche Erstreckungslängen nach radial innen aufweisen, um dafür sorgen zu können, dass in ihrem radial inneren Bereich Strömungsdurchlässe entstehen. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Bodenvorsprungsanordnung zwischen wenigstens zwei ersten Bodenvorsprüngen wenigstens einen zweiten Bodenvorsprung aufweist, der in seinem radial inneren Bereich nicht in Ver bindung mit einem weiteren zweiten Bodenvorsprung steht.
- Bei einem vorteilhaften Aspekt kann weiter vorgesehen sein, dass wenigstens ein zweiter Bodenvorsprung in seinem radial äußeren Bereich in einen am Wandungsbereich sich erstreckenden rippenartigen Wandungsvorsprung übergeht oder/und dass wenigstens ein erster Bodenvorsprung in seinem radial äußeren Bereich in einen am Wandungsbereich sich erstreckenden Wandungsvorsprung übergeht.
- Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Heizeinrichtung, insbesondere für ein Fahrzeug mit einem Brennerbereich und einer erfindungsgemäß ausgestalteten Wärmetauscheranordnung.
- Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben. Es zeigt:
-
1 eine Längsschnittansicht einer Heizeinrichtung mit einem Brennerbereich und einer Wärmetauscheranordnung gemäß dem Stand der Technik; -
2 eine Axialansicht eines Gehäuses einer erfindungsgemäß aufgebauten Wärmetauscheranordnung, welche die Innenseite des Gehäuses zeigt; -
3 eine Axialansicht des in2 gezeigten Gehäuses, betrachtet von der die Außenseite zeigenden axialen Seite. - Bevor mit Bezug auf die
2 und3 der erfindungsgemäße Aufbau eines topfartig gestalteten Gehäuses einer Wärmetauscheranordnung detailliert erläutert wird, sei darauf hingewiesen, dass dieses eingesetzt werden kann in einer Heizeinrichtung, wie sie grundsätzlich vorangehend mit Bezug auf die1 detailliert erläutert worden ist. - Die
2 zeigt ein erfindungsgemäß ausgebildetes topfartiges Gehäuse22 , betrachtet von der rechten Seite der1 , also einer Betrachtungsrichtung, welche die Innenseite des Gehäuses22 zeigt. Man erkennt am Bodenbereich26 an der zum Flammrohr hin weisenden Seite40 die Bodenvorsprungsanordnung42 mit ihren rippenartigen Bodenvorsprüngen. Insbesondere erkennt man vier erste Bodenvorsprünge60 , die sich von radial außen jeweils anschließend an einen Wandungsvorsprung54 nach radial innen bis in den Mittenbereich62 des Bodenbereichs26 erstrecken. Dort treffen die vier ersten Bodenvorsprünge60 aufeinander, stehen also miteinander in Verbindung und bilden somit die in der2 erkennbare kreuzartige Konfiguration, bei der die in Umfangsrichtung aufeinander folgenden Bodenvorsprünge60 einen gegenseitigen Abstand von etwa 90° zueinander aufweisen. - Durch diese ersten Bodenvorsprünge
60 der Bodenvorsprunngsanordnung42 sind also vier Sektoren64 gebildet, die jeweils eine Winkelerstreckung von etwa 90° aufweisen. In jedem dieser Sektoren64 ist eine Mehrzahl zweiter Bodenvorsprünge44 vorhanden, die sich nach radial innen weniger weit erstrecken, als die ersten Bodenvorsprünge60 , die in ihrem radial äußeren Bereich jedoch jeweils an einen Wandungsvorsprung54 anschließen. Insbesondere erkennt man in der2 , dass die in einem jeweiligen Sektor64 vorgesehenen zweiten Bodenvorsprünge44 unterschiedliche Längen aufweisen, so dass jeweils ein Bodenvorsprung44' mit größerer Erstreckungslänge nach radial innen auf einen Vorsprung44'' mit geringer Erstreckungslänge nach radial innen folgt. Insbesondere sind drei kürzere Bodenvorsprünge44'' und zwischen diesen zwei längere Bodenvorsprünge44' vorgesehen. - Durch diese in der
2 erkennbare Ausgestaltung der Bodenvorsprungsanordnung42 wird eine sehr gleichmäßige Anströmung des Bodenbereichs26 mit den das Flammrohr16 verlassenden Verbrennungsabgasen erlangt. Insbesondere wird eine sehr gleichmäßige Umlenkung der Verbrennungsabgase nach radial außen in die vier Sektoren64 erzielt, wobei die ersten Bo denvorsprünge60 nicht nur diese sektorartige Aufteilung der Abgasströmung erzielen, sondern gleichzeitig auch zur Vergrößerung der zur Wärmeaufnahme dienenden Oberfläche am Bodenbereich26 beitragen, ebenso wie die zweiten Bodenvorsprünge44 . Es kann somit eine einseitige Belastung des Gehäuses22 vermieden werden und dessen Oberfläche vollständig und gleichmäßig unter Vermeidung strömungsarmer Gebiete zur Wärmeübertragung genutzt werden. Damit werden auch Temperaturspitzen im Bereich einzelner Bodenvorsprünge44 bzw.60 vermieden. - An der in
3 erkennbaren Außenseite des Gehäuses22 bzw. des Bodenbereichs26 desselben sind wieder die rippenartigen Vorsprünge bzw. Erhöhungen38 erkennbar, die hier insgesamt in vier radial gestaffelten, im Wesentlichen U-förmig verlaufenden Linien vorhanden sind. Das zu erwärmende Medium strömt den Bodenbereich26 entlang dieser Linien von Erhöhungen38 bzw. der dazwischen gebildeten Zwischenräume an, und wird somit ebenfalls sehr gleichmäßig über den gesamten Bodenbereich26 geleitet. In Verbindung mit der in2 erkennbaren Ausgestaltung der Bodenvorsprungsanordnung42 lässt sich somit eine sehr effiziente, gleichmäßige Wärmeübertragung von den heißen Verbrennungsabgasen auf das zu erwärmende Medium, also beispielsweise Wasser oder eine sonstige Flüssigkeit, erzielen. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 10146610 A1 [0002]
Claims (11)
- Wärmetauscheranordnung für eine Heizeinrichtung, insbesondere für ein Fahrzeug, umfassend ein topfartiges Gehäuse (
22 ) mit einem Bodenbereich (26 ) und einem Wandungsbereich (30 ), wobei an einer dem Gehäuseinneren zugewandten Seite (40 ) des Bodenbereichs (26 ) eine Bodenvorsprungsanordnung (42 ) mit einer Mehrzahl von bezüglich einer Längsmittenachse (L) des Gehäuses (22 ) sich von radial innen nach radial außen erstreckenden rippenartigen Bodenvorsprüngen (60 ,66 ) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenvorsprungsanordnung (42 ) wenigstens zwei in ihrem radial inneren Bereich miteinander in Verbindung stehende erste Bodenvorsprünge (60 ) umfasst. - Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenvorsprungsanordnung (
42 ) mehr als zwei in ihrem radial inneren Bereich in Verbindung miteinander stehende erste Bodenvorsprünge (60 ) umfasst. - Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenvorsprungsanordnung (
42 ) vier in ihrem radial inneren Bereich miteinander in Verbindung stehende erste Bodenvorsprünge (60 ) umfasst. - Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die vier ersten Bodenvorsprünge (
60 ) einen gegenseitigen Winkelabstand von etwa 90° zueinander aufweisen. - Wärmetauscheranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenvorsprungsanordnung (
42 ) zwischen wenigstens zwei ersten Bodenvorsprüngen (60 ) wenigstens einen zweiten Bodenvorsprung (66 ) aufweist, der in seinem radial inne ren Bereich nicht in Verbindung mit einem ersten Bodenvorsprung (60 ) steht. - Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen wenigstens zwei ersten Bodenvorsprüngen (
60 ) eine Mehrzahl zweiter Bodenvorsprünge (44' ,44'' ) vorgesehen ist. - Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen zwei ersten Bodenvorsprüngen (
60 ) vorgesehenen zweiten Bodenvorsprünge (44' ,44'' ) unterschiedliche Erstreckungslängen nach radial innen aufweisen. - Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenvorsprungsanordnung (
42 ) zwischen wenigstens zwei ersten Bodenvorsprüngen (60 ) wenigstens einen zweiten Bodenvorsprung (44' ,44'' ) aufweist, der in seinem radial inneren Bereich nicht in Verbindung mit einem weiteren zweiten Bodenvorsprung (44' ,44'' ) steht. - Wärmetauscheranordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein zweiter Bodenvorsprung (
44 ) in seinem radial äußeren Bereich in einen am Wandungsbereich (36 ) sich erstreckenden rippenartigen Wandungsvorsprung (56 ) übergeht. - Wärmetauscheranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein erster Bodenvorsprung (
60 ) in seinem radial äußeren Bereich in einen am Wandungsbereich (36 ) sich erstreckenden Wandungsvorsprung (56 ) übergeht. - Heizeinrichtung, insbesondere für ein Fahrzeug, umfassend einen Brennerbereich zur Erzeugung heißer Verbrennungsabgase und eine Wärmetauscheranordnung (
24 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
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