DE102010010625A1 - Rohrförmiger Wärmetauscher für Kraftfahrzeug-Klimaanlagen - Google Patents

Rohrförmiger Wärmetauscher für Kraftfahrzeug-Klimaanlagen Download PDF

Info

Publication number
DE102010010625A1
DE102010010625A1 DE102010010625A DE102010010625A DE102010010625A1 DE 102010010625 A1 DE102010010625 A1 DE 102010010625A1 DE 102010010625 A DE102010010625 A DE 102010010625A DE 102010010625 A DE102010010625 A DE 102010010625A DE 102010010625 A1 DE102010010625 A1 DE 102010010625A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
tube
outer tube
heat exchanger
stampings
inner tube
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102010010625A
Other languages
English (en)
Inventor
Artem SERYI
Lothar SEYBOLD
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GM Global Technology Operations LLC
Original Assignee
GM Global Technology Operations LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GM Global Technology Operations LLC filed Critical GM Global Technology Operations LLC
Priority to DE102010010625A priority Critical patent/DE102010010625A1/de
Priority to GB1103250A priority patent/GB2478627A/en
Priority to US13/044,161 priority patent/US20110219814A1/en
Publication of DE102010010625A1 publication Critical patent/DE102010010625A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D53/00Making other particular articles
    • B21D53/02Making other particular articles heat exchangers or parts thereof, e.g. radiators, condensers fins, headers
    • B21D53/06Making other particular articles heat exchangers or parts thereof, e.g. radiators, condensers fins, headers of metal tubes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/10Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
    • F28D7/106Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically consisting of two coaxial conduits or modules of two coaxial conduits
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/14Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending longitudinally
    • F28F1/16Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending longitudinally the means being integral with the element, e.g. formed by extrusion
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/40Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only inside the tubular element
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/42Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being both outside and inside the tubular element
    • F28F1/424Means comprising outside portions integral with inside portions
    • F28F1/426Means comprising outside portions integral with inside portions the outside portions and the inside portions forming parts of complementary shape, e.g. concave and convex
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/06Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
    • F28F13/12Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by creating turbulence, e.g. by stirring, by increasing the force of circulation
    • F28F13/125Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by creating turbulence, e.g. by stirring, by increasing the force of circulation by stirring
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2240/00Spacing means
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/4935Heat exchanger or boiler making
    • Y10T29/49391Tube making or reforming

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindugn betrifft einen rohrförmiger Wärmetauscher für eine Kraftfahrzeugklimaanlage mit einem von einem Fluid oder Gas durchströmbaren Innenrohr (12) und einem das Innenrohr (12) unter Bildung eines durchströmbaren Zwischenraumes (18) radial umschließenden Außenrohr (14), wobei das Innenrohr (12) und das Außenrohr (14) mittels einer Anzahl von radial in das Außenrohr (14) eingebrachten Verprägungen (16; 26) zumindest radial zueinander fixiert sind.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen rohrförmigen Wärmetauscher für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage und im Besonderen ein doppelwandiges Wärmetauscherrohr mit einem von einem Fluid oder einem Gas durchströmbaren Innenrohr und einem Außenrohr, welches das Innenrohr unter Bildung eines durchströmbaren Zwischenraums radial umschließt.
  • Hintergrund
  • Die Verwendung doppelwandiger Wärmetauscherrohre, sogenannte Koaxial-Wärmetauscher ist für Kraftfahrzeug-Klimaanlagen durchaus bekannt. Ein solch doppelwandiges Rohr ist beispielsweise in der DE 10 2005 052 972 A1 beschrieben. Hierbei ist das Innenrohr mit mehreren, durchgehend in Längsrichtung verlaufenden geradlinigen oder umlaufend gewendelten Nuten versehen. Solche Nuten sollen die Querschnittsfläche eines zwischen Innen- und Außenrohr verlaufenden Kanals oder Ringspaltes vergrößern, sodass der Strömungswiderstand des in jenem äußeren Kanal oder Ringspalt strömenden Kältemittels reduziert werden kann.
  • Typische Anwendungsszenarien sehen beispielsweise vor, dass das Innenrohr des Wärmetauschers den Verdampfer mit dem Kompressor einer Fahrzeug-Klimaanlage strömungstechnisch verbindet, und dass das Außenrohr den Kondensator und die Expansionseinrichtung der Klimaanlage strömungstechnisch miteinander verbindet. Die jeweiligen Kältemittel strömen im Inneren des Innenrohrs und im Zwischenraum zwischen Innen- und Außenrohr in entgegengesetzter Richtung. Das typischerweise im äußeren Kanal strömende Hochtemperatur-Hochdruckkältemittel gibt dabei thermische Energie an das vom Verdampfer zum Kompressor strömende Niederdruck-Kältemittel ab. Auf diese Art und Weise kann die Effizienz von Kraftfahrzeug-Klimaanlagen in einfacher Art und Weise erhöht werden.
  • Für die Fertigung bekannter Koaxialrohr-Wärmetauscher kommen bislang zwei verschiedene Verfahren in Betracht. So ist zum Abstützen der beiden Rohre relativ zueinander entweder vorgesehen, zumindest eines der beiden Rohre in Längsrichtung kontinuierlich zu verformen, bevor die Rohre ineinander geschoben werden. Die Herstellung solch längsverformter Rohre ist jedoch relativ aufwendig und daher kostenintensiv.
  • Alternativ hierzu kann vorgesehen werden, Extrusionsprofile, etwa ein Innenrohr, mit radial nach außen abstehenden, sich in Rohrlängsrichtung erstreckenden Stegen herzustellen und dieses extrudierte, im Querschnitt etwa sternförmig ausgebildete Innenrohr dann in ein geeignetes Außenrohr einzuführen.
  • Einerseits ist bei derartigen Fertigungsverfahren ein Bereitstellen von längsverformten bzw. extrudierten Rohrprofilen mit hoher Maßhaltigkeit erforderlich, damit Innen- und Außenrohr beim Ineinanderfügen eine kraftschlüssige Verbindung bilden.
  • Andererseits erweist es sich hierbei als nachteilig, dass das Innenrohr mit seinen radial nach außen ragenden und sich kontinuierlich in Rohrlängsrichtung erstreckenden Stegen einzelne Kammern im Zwischenraum zwischen Innen- und Außenrohr bildet.
  • Ein den Wärmeaustausch begünstigendes Verwirbeln des im Zwischenraum zwischen Innen- und Außenrohr strömenden Fluids ist somit nur bedingt möglich. Zudem können beim Einführen des Innenrohrs in das Außenrohr Metallspäne anfallen, die vor einem Einbau des doppelwandigen Wärmetauscherrohrs in der Klimaanlage sorgfältigst entfernt werden müssen.
  • Da bei bekannten Herstellungsverfahren bereits beim Einführen des Innenrohrs in das Außenrohr eine kraftschlüssige Verbindung der Rohre gebildet wird, erfordert das Ineinanderfügen der Rohre zudem einen entsprechend hohen Kraftaufwand.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen rohrförmigen Wärmetauscher für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage bereitzustellen, der in besonders einfacher Art und Weise und zudem kostengünstig herstellbar ist. Zudem soll der erfindungsgemäße Wärmetauscher die Ausbildung von wärmeübertragungsfördernden Fluid- oder Gasströmungen begünstigen und einen verbesserten Wärmeaustausch bereitstellen können.
  • Erfindung
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird mit einem rohrförmigen Wärmetauscher gemäß Patentanspruch 1, einem Verfahren zu seiner Herstellung gemäß Patentanspruch 11, mit einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage nach Patentanspruch 14 sowie mittels eines Kraftfahrzeugs gemäß Patentanspruch 15 gelöst. Einzelne vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand jeweils abhängiger Patentansprüche.
  • Der erfindungsgemäße rohrförmige Wärmetauscher ist für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage ausgelegt und weist ein von einem Fluid oder von einem Gas und/oder von einem Fluid-Gas-Gemisch durchströmbares Innenrohr auf. Der erfindungsgemäße Koaxial-Wärmetauscher umfasst ferner ein Außenrohr, welches das Innenrohr unter Bildung eines durchströmbaren Zwischenraums radial umschließt. In einer Einbausituation des Wärmetauschers im Kältemittelkreislauf einer Fahrzeug-Klimaanlage ist dabei insbesondere vorgesehen, dass das Innenrohr einen Verdampfer und einen Kompressor der Klimaanlage strömungstechnisch miteinander verbindet, während der zwischen Innenrohr und Außenrohr gebildete Kanal eine strömungstechnische Verbindung zwischen einem Kondensator und einer Expansionseinrichtung des Kältemittelkreislaufs zur Verfügung stellt.
  • Mittels des Koaxial-Wärmetauschers kann somit eine Wärmeübertragung des außen strömenden Hochdruckbzw. Hochtemperatur-Kältemittels auf das im Innenrohr in entgegengesetzter Richtung strömende Niederdruck- bzw. Niedertemperatur-Kältemittel erfolgen. Hierbei kann ein Abkühlen des Hochtemperatur-, Hochdruck-Kältemittels bereits vor Durchströmen der nachgeschalteten Expansionseinrichtung erfolgen, mit Hilfe derer das zum Verdampfer strömende Kältemittel aufgrund einer isentropen oder adiabatischen Expansion abgekühlt wird.
  • Zur wechselseitigen Fixierung von Außenrohr und Innenrohr ist ein Anzahl von radial nach innen in das Außenrohr eingebrachten Verprägungen vorgesehen, die zumindest das Außenrohr und das Innenrohr in Radialrichtung, das heißt im Wesentlichen senkrecht zur Rohrlängserstreckung zueinander fixieren. Jene Verprägungen werden dabei erst dann in das Außenrohr eingebracht, wenn das Innenrohr innerhalb des Außenrohrs angeordnet ist.
  • Auf diese Art und Weise kann die Herstellung bzw. die Montage derartiger Koaxialrohr-Wärmetauscher erheblich vereinfacht werden. Das Ineinanderschieben von Innen- und Außenrohr kann beispielsweise manuell, ohne Zuhilfenahme etwaiger Werkzeuge erfolgen. Es ist nachfolgend dann lediglich dafür zu sorgen, dass die zur Fixierung von Innen- und Außenrohr vorgesehenen Verprägungen kontrolliert in das Außenrohr eingebracht werden.
  • Hierbei ist insbesondere vorgesehen, dass die im Außenrohr vorgesehenen Verprägungen lokal an mehreren voneinander beabstandeten Stellen in das Außenrohr eingebracht werden. Die Ausdehnung einer jeweiligen Verprägung ist vergleichsweise klein gegenüber dem Rohrdurchmesser. Jede der am Außenrohr radial nach innen ragenden Verprägungen kann somit eine lokale Stützstelle für das im Außenrohr befindliche Innenrohr bilden.
  • Nach einer ersten bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Außenrohr im Bereich der Prägungen plastisch deformiert ist. Das heißt, dass beim Einbringen der Verprägungen in das Außenrohr die elastische Streckgrenze des Außenrohrmaterials überschritten wird und etwaige elastische Rückstellkräfte des Außenrohrmaterials im Wesentlichen aufgehoben oder egalisiert werden.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung bilden die Verprägungen eine kraftschlüssige Verbindung von Außen- und Innenrohr. Die Prägetiefe der in das Außenrohr einzubringenden Verprägungen ist demnach derart groß, dass das Innenrohr sowohl in Axial- als auch in Radialrichtung im Außenrohr fixiert ist.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Prägetiefe der im Außenrohr eingebrachten Verprägungen größer als der lichte Abstand zwischen Außenrohr-Innenwandung und Innenrohr-Außenwandung ist, wenn man von einer zentrischen Anordnung von Innen- und Außenrohr ausgeht. Bei einer derartigen Ausgestaltung ist insbesondere vorgesehen, dass die in das Außenrohr eingebrachten Verprägungen bis in das Innenrohr vordringen und im Bereich der Außenrohrverprägungen auch das Innenrohr sozusagen mitverprägen.
  • Nach einer Weiterbildung ist hierbei insbesondere vorgesehen, dass die in das Außenrohr eingebrachten Verprägungen zur Bildung einer formschlüssigen Verbindung von Innen- und Außenrohr zumindest bereichsweise in entsprechenden Verprägungen des Innenrohrs liegen. Die Innenrohrverprägungen können dabei durch die in das Außenrohr von außen eingebrachten Verprägungen bedingt sein.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass die in das Außenrohr eingebrachten Verprägungen in Form von Innenwandvorsprüngen an der Innenseite des Innenrohrs erkennbar sind. Das heißt, die Prägetiefe der in das Außenrohr eingebrachten Verprägungen ist derart groß, dass nicht nur die Außenseite, sondern auch die Innenseite des Innenrohrs eine dementsprechende, radial nach innen gerichtete lokale, vorzugsweise plastische Verformung erfährt. Derartige in das Innenrohr hineinragende Verprägungen oder Wandvorsprünge sind für eine Verwirbelung des im Innenrohr strömenden Fluids, Gases oder Fluid-Gas-Gemischs von Vorteil, die letztlich zu einem verbesserten Wärmeaustausch führen kann.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass in einer Ebene senkrecht zur Rohrlängserstreckung mehrere, in Umfangsrichtung des Rohres verteilt angeordnete Verprägungen vorgesehen sind. Die in einer gemeinsamen Querschnittsebene liegenden Verprägungen sind dabei in Umfangsrichtung des Rohrs gesehen vorzugsweise äquidistant bzw. regelmäßig verteilt angeordnet.
  • Sind beispielsweise drei Verprägungen in Umfangsrichtung vorgesehen, so sind diese um etwa 120° relativ zueinander entlang des Rohrumfangs voneinander beabstandet. Bei vier Verprägungen beträgt der Abstandswinkel benachbarter Verprägungen etwa 90° und bei sechs Verprägungen 60° usw.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass mehrere in Rohrlängsrichtung voneinander beabstandete Verprägungen vorgesehen sind. Diese können jeweils in gemeinsamen Querschnittsebenen des Außenrohrs oder der ineinander geschachtelten Rohre liegen. Hierbei kann vorgesehen sein, dass die in Rohrlängsrichtung in unterschiedlichen Querschnittsebenen liegenden Verprägungen in Rohrumfangsrichtung gedreht, oder aber parallel bzw. fluchtend zueinander angeordnet sind.
  • So kann insbesondere vorgesehen werden, dass in Rohrlängsrichtung beabstandete und benachbarte Verprägungen, in Rohrumfangsrichtung gesehen, mittig zueinander versetzt sind. Sind beispielsweise drei Verprägungen in einer gemeinsamen Querschnittsebene vorgesehen, so können in Längsrichtung benachbart angeordnete Verprägungen beispielsweise um 60° in Rohrumfangsrichtung zueinander versetzt angeordnet sein.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Abstand von in Rohrlängsrichtung benachbart angeordneten Verprägungen dem 5- bis 15-Fachen, vorzugsweise in etwa dem 10-Fachen der Radialerstreckung des Zwischenraum-Spaltmaßes zwischen Innenrohr und Außenrohr entspricht.
  • Von Vorteil ist ferner vorgesehen, dass der Abstand von in Rohrlängsrichtung benachbart angeordneten Verprägungen zwischen 10 mm und 30 mm, vorzugsweise zwischen 15 mm und 25 mm beträgt. Die Verprägungen können hierbei etwa über die gesamte Rohrlänge in äquidistant zueinander zu liegen kommenden Querschnittsebenen ausgebildet sein.
  • Je nach vorgegebener Einbausituation kann das Koaxial-Wärmetauscherrohr nach der erfindungsgemäßen wechselseitigen Fixierung von Innen- und Außenrohr auch einer Gesamt-Umformoperation unterliegen, um das Wärmetauscherrohr den baulichen Gegebenheiten des Kraftfahrzeugs bzw. seiner Klimaanlage anzupassen. Hierbei gilt generell, dass mit kürzeren Abständen von in Rohrlängsrichtung benachbarten Verprägungen zunehmend kleinere Biegeradien des Koaxial-Rohres verwirklicht werden können.
  • In einem weiteren unabhängigen Aspekt betrifft die Erfindung ferner ein Verfahren zur Herstellung eines rohrförmigen Wärmetauschers für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage, wobei ein Innenrohr in einem Außenrohr positioniert und anschließend eine Anzahl von radial nach innen gerichteten lokalen Verprägungen in das Außenrohr eingebracht werden. Mit dem Einbringen der Verprägungen in das Außenrohr wird das Innenrohr gegenüber dem Außenrohr in Radialrichtung positioniert und vorzugsweise kraftschlüssig, zumindest aber in Radialrichtung zum Außenrohr fixiert.
  • Hierbei ist insbesondere vorgesehen, dass in einer vorgegebenen Querschnittsebene senkrecht zur Rohrlängserstreckung mehrere in Umfangsrichtung des Außenrohrs verteilt angeordnete Verprägungen im Wesentlichen gleichzeitig in das Außenrohr eingebracht werden. Durch den gleichzeitigen und vorzugsweise gleichmäßigen Eintrag in das Außenrohr, wird das Innenrohr vorzugsweise zentrisch zum Außenrohr positioniert und durch die radial nach innen ragenden Prägungen des Außenrohrs auch zu diesem zumindest kraftschlüssig fixiert und befestigt.
  • Weiterhin kann vorgesehen werden, dass die Verprägungen derart tief in das Außenrohr eingebracht werden, dass am Innenrohr, insbesondere an der Innenrohrwandung entsprechende, radial nach innen gerichtete Innenrohr-Verprägungen entstehen. Bei derartigen Verprägungen können Innen- und Außenrohr formschlüssig miteinander verbunden werden. Zudem kann durch die in den durchströmbaren Querschnitt des Innenrohrs hineinragenden Innenrohr-Verprägungen eine für die Zwecke des Wärmeaustauschs vorteilhafte Verwirbelung des im Innenrohr strömenden Fluids, Gases oder Fluid-Gas-Gemischs unterstützt werden.
  • In einem weiteren nebengeordneten Aspekt betrifft die Erfindung ferner eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage mit einem geschlossenen Kältemittelkreislauf, welcher zumindest einen Kompressor, einen Kondensator, eine Expansionseinrichtung und einen Verdampfer der Klimaanlage strömungstechnisch miteinander verbindet. Der Kältemittelkreislauf bzw. die Klimaanlage weist dabei einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher auf, wobei das Innenrohr des Wärmetauschers den Verdampfer mit dem Kompressor und das Außenrohr des Wärmetauschers den Kondensator und die Expansionseinrichtung strömungstechnisch miteinander verbindet.
  • Die im Innenrohr und im Zwischenraum, zwischen Innenrohr und Außenrohr strömenden Kältemittelströme sind dabei bevorzugt einander entgegen gerichtet, um den Austausch thermischer Energie zwischen dem Innenrohr und dem Zwischenraum zu optimieren.
  • Je nach Auslegung und Konfiguration der Klimaanlage und des Kältemittelkreislaufs ist grundsätzlich auch eine umgekehrte Kopplung von Innenrohr und äußerem Strömungskanal mit den Komponenten Verdampfer und Kompressor bzw. Kondensator und Expansionseinrichtung der Klimaanlage denkbar.
  • Daneben betrifft die Erfindung ferner ein Kraftfahrzeug, welches die zuvor beschriebene Klimaanlage und/oder einen erfindungsgemäßen Koaxialrohr-Wärmetauscher aufweist.
  • Weitere Ziele, Merkmale sowie vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Hierbei bilden sämtliche im Text beschriebenen, als auch in den Figuren bildlich dargestellten Merkmale in jeglicher sinnvollen Kombination untereinander als auch in Alleinstellung den Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
  • Kurzbeschreibung der Figuren
  • Es zeigen:
  • 1 eine perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Koaxialrohr-Wärmetauschers,
  • 2 eine Querschnittsdarstellung des Wärmetauschers in der Querschnittsebene A-A gemäß 1,
  • 3 eine Teildarstellung eines Längsschnitts des Wärmetauscherrohrs gemäß 1,
  • 4 einen Längsschnitt durch eine Variante des Wärmetauscherrohrs und
  • 5 eine perspektivische teils geschnittene Darstellung eines Wärmetauscherrohrs mit unterschiedlich tief ausgebildeten Verprägungen.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Der in 1 schematisch in perspektivischer Darstellung gezeigte rohrförmige Wärmetauscher 10 weist ein Innenrohr 12 und ein Außenrohr 14 auf, die koaxial ineinander liegend angeordnet sind. Über den Umfang des Außenrohrs 14 verteilt sind mehrere plastische Verprägungen 16 vorgesehen, die das Innenrohr 12, bezogen auf das Außenrohr 14 in etwa zentrisch positionieren und die Lage beider Rohre 12, 14 relativ zueinander fixieren.
  • Die einzelnen Verprägungen 16 sind lokal radial nach innen gerichtet in das Außenrohr 14 eingebracht. Die Prägetiefe entspricht dabei im Wesentlichen dem Zwischenraum-Spaltmaß zwischen Innenrohr 12 und Außenrohr 14 bei einer konzentrischen Anordnung der beiden Rohre 12, 14 zueinander.
  • Der Innenraum 20 des Innenrohrs 12 als auch der zwischen den Rohren 12, 14 gebildete Zwischenraum 18 ist jeweils von einem in einem geschlossenen Kältemittelkreislauf einer Klimaanlage zirkulierenden Kältemittel in entgegengesetzten Richtungen durchströmbar, um einen Austausch thermischer Energie zwischen den Kältemitteln zu unterstützen.
  • In 2 ist eine senkrecht zur Rohrlängsrichtung verlaufende Querschnittsebene des Koaxialrohr-Wärmetauschers 10 entlang der Schnittline A-A gemäß 1 gezeigt. Anhand des Querschnitts ist zu erkennen, dass insgesamt drei äquidistant über den Umfang des Außenrohrs 14 verteilt angeordnete, jeweils radial nach innen gerichtete Verprägungen 16 ausgebildet sind. Der Abstand von in Rohr-Umfangsrichtung benachbarten Verprägungen 16 beträgt hierbei vorzugsweise 360° geteilt durch die Anzahl der in der jeweiligen einer Querschnittsebene vorzusehenden Verprägungen.
  • Im Bereich der Verprägungen 16 ist das Außenrohrmaterial plastisch deformiert, um eine dauerhafte kraftschlüssige Verbindung von Außenrohr 14 und Innenrohr 12 bereit stellen zu können. Alternativ zu den in 1 gezeigten Verprägungen 16 ist ferner denkbar, weitaus tiefer gehende Verprägungen 26 in das Außenrohr 14 einzubringen, wie dies in 4 angedeutet ist.
  • Solch tiefere Verprägungen 26 können dabei eine entsprechende Verprägung 28 am Innenrohr 12 hervorrufen, sodass an der Innenwand des Innenrohrs 12 radial nach innen vorstehende Verprägungen 28 ausgebildet werden. Diese Vorsprünge 28 können zu einer, den thermischen Energieaustausch begünstigenden Verwirbelung des im Inneren 20 des Innenrohrs 12 strömenden Fluids oder Gases betragen.
  • Auch kann bei einem Rohrabschnitt 11 der in 4 gezeigten Ausgestaltung durch das zumindest bereichsweise Ineinandergreifen der im Außenrohr 14 und im Innenrohr 12 eingebrachten Verprägungen 26, 28 eine formschlüssige Verbindung von Innenrohr 12 und Außenrohr 14 erzeugt werden.
  • Der Abstand 30 zwischen in Rohrlängsrichtung benachbart angeordneten Verprägungen 16 beträgt zwischen 10 und 30 mm, vorzugsweise zwischen 15 und 25 mm. Von Vorteil sind die Verprägungen 16 in äquidistanten Abständen in Rohrlängsrichtung zumindest in das Außenrohr 14 eingebracht. Jede Verprägung 16 bildet dabei eine Art Stützstelle für das Innenrohr 12. Der vorzugsweise zu wählende Abstand von Verprägungen 16 in Axialrichtung erlaubt eine universelle weitere Formgebung des Koaxialrohres.
  • Dieses kann beispielsweise in beliebigen Richtungen und an die Einbausituation im Kraftfahrzeug angepasst gebogen werden, wobei ein Abstand 30 zwischen den in Längsrichtung benachbarten Verprägungen 16 derart zu wählen ist, dass der Zwischenraum 18 zwischen den konzentrisch angeordneten Rohren 12, 14 bei einer Biegung des Gesamtrohres 10 durchströmbar bleibt und nicht abgeknickt wird.
  • Das lediglich punktuelle und lokale Abstützen des Innenrohrs 12 an den nach innen ragenden Verprägungen 16 begünstigt ferner den Fluidstrom im Rohrzwischenraum 18. Das im Zwischenraum strömende Fluid oder Gas strömt fortan nicht, wie im Stand der Technik üblich, in einzelnen in Rohrlängsrichtung geradlinig oder gewendelt verlaufenden Kammern, sondern kann vergleichsweise frei über den gesamten Umfang des Innenrohrs verteilt verwirbeln.
  • Wenngleich in den 1 und 5 in Rohrlängsrichtung benachbarte Verprägungen 16, 26 geradlinig zueinander, entsprechend der Mittellängsachse des Rohres 12, 14 angeordnet sind, können im Rahmen der Erfindung auch andere Ausgestaltungen verwirklicht werden, bei denen in Rohrlängsrichtung benachbarte Verprägungen 16, 26 in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind.
  • Herstellungstechnisch ist nach der Erfindung vorgesehen, dass die beiden im Wesentlichen zylindrisch ausgebildeten Rohre 12, 14 ineinandergeschoben werden und, ggf. unter axialer Fixierung, ein Presswerkzeug mit geeigneten Prägestempeln auf das Außenrohr 14 derart einwirkt, dass die in 2 gezeigten, in Umfangsrichtung regelmäßig und äquidistant verteilt angeordneten Verprägungen 16 im Wesentlichen gleichmäßig und gleichzeitig in das Außenrohr 14 eingebracht werden.
  • Auf diese Art und Weise kann im Zuge des Prägeprozesses das Innenrohr 12 zentrisch zum Außenrohr 14 positioniert und bei Beendigung des Prägeprozesses gegenüber diesem auch kraft- und/oder formschlüssig fixiert werden.
  • Die dargestellten Ausführungsformen zeigen lediglich mögliche Ausgestaltung der Erfindung zu welcher weitere zahlreiche Varianten denkbar und im Rahmen der Erfindung sind. Die exemplarisch gezeigten Ausführungsbeispiele sind in keiner Weise hinsichtlich des Umfangs, der Anwendbarkeit oder der Konfigurationsmöglichkeiten der Erfindung als einschränkend auszulegen. Die vorliegende Beschreibung zeigt dem Fachmann lediglich eine mögliche Implementierung eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels auf. An der Funktion und Anordnung von beschriebenen Elementen können vielfältigste Modifikationen vorgenommen werden, ohne hierbei den durch die nachfolgenden Patentansprüche definierten Schutzbereich oder dessen Äquivalente zu verlassen.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Wärmetauscher
    11
    Wärmetauscher
    12
    Innenrohr
    14
    Außenrohr
    16
    Verprägung
    18
    Zwischenraum
    20
    Rohrinnenraum
    26
    Verprägung
    28
    Verprägung
    30
    Abstand
  • 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 102005052972 A1 [0002]

Claims (15)

  1. Rohrförmiger Wärmetauscher für eine Kraftfahrzeugklimaanlage mit einem von einem Fluid oder Gas durchströmbaren Innenrohr (12) und einem das Innenrohr (12) unter Bildung eines durchströmbaren Zwischenraumes (18) radial umschließenden Außenrohr (14), wobei das Innenrohr (12) und das Außenrohr (14) mittels einer Anzahl von radial in das Außenrohr (14) eingebrachten Verprägungen (16; 26) zumindest radial zueinander fixiert sind.
  2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, wobei das Außenrohr (14) im Bereich der Prägungen (16, 26) plastisch deformiert ist.
  3. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verprägungen (16; 26) eine kraftschlüssige Verbindung von Außen(14)- und Innenrohr (12) bilden.
  4. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Prägetiefe der im Außenrohr (14) eingebrachten Verprägungen (26) größer als der lichte Abstand zwischen Außenrohr-Innenwandung und Innenrohr-Außenwandung ist.
  5. Wärmetauscher nach Anspruch 4, wobei die in das Außenrohr (14) eingebrachten Verprägungen (26) zur Bildung einer formschlüssigen Verbindung von Innen- (12) und Außenrohr (14) zumindest bereichsweise in entsprechenden Verprägungen (28) des Innenrohrs (12) liegen.
  6. Wärmetauscher nach Anspruch 4 oder 5, wobei die in das Außenrohr (14) eingebrachten Verprägungen (16) in Form von Innenwandvorsprüngen (28) an der Innenseite des Innenrohrs (12) erkennbar sind.
  7. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in einer Ebene senkrecht zur Rohrlängserstreckung mehrere, in Umfangsrichtung des Rohres (12, 14) verteilt angeordnete Verprägungen (16) vorgesehen sind.
  8. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mehrere in Rohrlängsrichtung voneinander beabstandete Verprägungen (16) vorgesehen sind.
  9. Wärmetauscher nach Anspruch 8, wobei der Abstand (30) von in Rohrlängsrichtung benachbart angeordneten Verprägungen (16) dem 5- bis 15-Fachen, vorzugsweise in etwa dem 10-Fachen der Radialerstreckung des Zwischenraum-Spaltmaßes zwischen Innenrohr (12) und Außenrohr (14) entspricht.
  10. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Abstand (30) von in Rohrlängsrichtung benachbart angeordneten Verprägungen (16) zwischen 10 mm und 30 mm, vorzugsweise zwischen 15 mm und 25 mm beträgt.
  11. Verfahren zur Herstellung eines rohrförmigen Wärmetauschers für eine Kraftfahrzeugklimaanlage, wobei ein Innenrohr (12) in einem Außenrohr (14) positioniert und anschließend eine Anzahl von radial nach innen gerichteten lokalen Verprägungen (16; 26) in das Außenrohr (14) eingebracht werden, um eine zumindest radiale Fixierung und/oder kraftschlüssige Verbindung von Außenrohr (14) und Innenrohr (12) zu bilden.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei mehrere in Umfangsrichtung des Außenrohrs (14) verteilt angeordnete und in einer Ebene senkrecht zur Rohrlängserstreckung liegende Verprägungen (16; 26) im Wesentlichen gleichzeitig in das Außenrohr (14) eingebracht werden.
  13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 oder 11, wobei die Verprägungen (26) derart tief in das Außenrohr (14) eingebracht werden, dass am Innenrohr (12) entsprechender radial nach innen gerichtete Innenrohr-Verprägungen (28) entstehen.
  14. Kraftfahrzeug-Klimaanlage mit einem geschlossenen Kältemittelkreislauf, welcher zumindest einen Kompressor, einen Kondensator, eine Expansionseinrichtung und einen Verdampfer der Klimaanlage strömungstechnisch miteinander verbindet und einen Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10 aufweist, wobei das Innenrohr (12) den Verdampfer mit dem Kompressor und das Außenrohr (14) den Kondensator und die Expansionseinrichtung strömungstechnisch miteinander verbinden.
  15. Kraftfahrzeug mit einer Klimaanlage gemäß Anspruch 14 und/oder mit einem Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10.
DE102010010625A 2010-03-09 2010-03-09 Rohrförmiger Wärmetauscher für Kraftfahrzeug-Klimaanlagen Withdrawn DE102010010625A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010010625A DE102010010625A1 (de) 2010-03-09 2010-03-09 Rohrförmiger Wärmetauscher für Kraftfahrzeug-Klimaanlagen
GB1103250A GB2478627A (en) 2010-03-09 2011-02-25 Tubular heat exchanger
US13/044,161 US20110219814A1 (en) 2010-03-09 2011-03-09 Tubular heat exchanger for motor vehicle air conditioners

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010010625A DE102010010625A1 (de) 2010-03-09 2010-03-09 Rohrförmiger Wärmetauscher für Kraftfahrzeug-Klimaanlagen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102010010625A1 true DE102010010625A1 (de) 2011-09-15

Family

ID=43904176

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102010010625A Withdrawn DE102010010625A1 (de) 2010-03-09 2010-03-09 Rohrförmiger Wärmetauscher für Kraftfahrzeug-Klimaanlagen

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20110219814A1 (de)
DE (1) DE102010010625A1 (de)
GB (1) GB2478627A (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011119313A1 (de) * 2011-11-23 2013-05-23 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Gesetzen des Staates Delaware) Koaxialrohr-Wärmetauscher für eineKraftfahrzeugklimaanlage

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009057232A1 (de) * 2009-12-05 2011-06-09 GM Global Technology Operations LLC, ( n. d. Ges. d. Staates Delaware ), Detroit Rohrförmiger Wärmetauscher für Kraftfahrzeug-Klimaanlage
JP6172950B2 (ja) * 2012-02-01 2017-08-02 株式会社Uacj 熱交換器用二重管
FI130359B (fi) 2018-05-21 2023-07-20 Valmet Technologies Oy Leijupetikattilaksi soveltuva koaksiaalinen lämmönsiirtoputki ja menetelmä sen valmistamiseksi

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0052522A2 (de) * 1980-11-19 1982-05-26 New Zealand Dairy & Industrial Supplies Limited Rohr mit vergrösserter Oberfläche
DE102005052972A1 (de) 2004-11-09 2006-06-14 Denso Corp., Kariya Doppelwandiges Rohr und dieses verwendende Kühlkreisvorrichtung
DE102006011626A1 (de) * 2005-03-09 2006-09-21 Visteon Global Technologies, Inc., Van Buren Township Wärmeübertragerrohr mit Versteifungsverformungen
JP2007093034A (ja) * 2005-09-27 2007-04-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd 三重管式熱交換器
JP2008190858A (ja) * 2007-01-10 2008-08-21 Kobelco & Materials Copper Tube Inc 漏洩検知管
DE102007015186A1 (de) * 2007-03-29 2008-10-02 Valeo Klimasysteme Gmbh Interner Wärmetauscher für eine Klimaanlage
JP2008267791A (ja) * 2007-03-27 2008-11-06 Kobelco & Materials Copper Tube Inc 漏洩検知管およびそれを用いた熱交換器
DE102008062486A1 (de) * 2007-12-28 2009-07-02 Showa Denko K.K. Doppelwandrohr-Wärmetauscher

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB977579A (en) * 1962-03-01 1964-12-09 Serck Radiators Ltd Heat exchanger
US4585059A (en) * 1980-01-15 1986-04-29 H & H Tube & Mfg. Co. Heat transfer tube assembly
US4590652A (en) * 1983-10-14 1986-05-27 Apx Group Inc. Method for fabricating an air gap pipe
US5375654A (en) * 1993-11-16 1994-12-27 Fr Mfg. Corporation Turbulating heat exchange tube and system
JP3811123B2 (ja) * 2002-12-10 2006-08-16 松下電器産業株式会社 二重管式熱交換器

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0052522A2 (de) * 1980-11-19 1982-05-26 New Zealand Dairy & Industrial Supplies Limited Rohr mit vergrösserter Oberfläche
DE102005052972A1 (de) 2004-11-09 2006-06-14 Denso Corp., Kariya Doppelwandiges Rohr und dieses verwendende Kühlkreisvorrichtung
DE102006011626A1 (de) * 2005-03-09 2006-09-21 Visteon Global Technologies, Inc., Van Buren Township Wärmeübertragerrohr mit Versteifungsverformungen
JP2007093034A (ja) * 2005-09-27 2007-04-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd 三重管式熱交換器
JP2008190858A (ja) * 2007-01-10 2008-08-21 Kobelco & Materials Copper Tube Inc 漏洩検知管
JP2008267791A (ja) * 2007-03-27 2008-11-06 Kobelco & Materials Copper Tube Inc 漏洩検知管およびそれを用いた熱交換器
DE102007015186A1 (de) * 2007-03-29 2008-10-02 Valeo Klimasysteme Gmbh Interner Wärmetauscher für eine Klimaanlage
DE102008062486A1 (de) * 2007-12-28 2009-07-02 Showa Denko K.K. Doppelwandrohr-Wärmetauscher

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011119313A1 (de) * 2011-11-23 2013-05-23 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Gesetzen des Staates Delaware) Koaxialrohr-Wärmetauscher für eineKraftfahrzeugklimaanlage

Also Published As

Publication number Publication date
GB2478627A (en) 2011-09-14
GB201103250D0 (en) 2011-04-13
US20110219814A1 (en) 2011-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1888891B2 (de) Fahrzeugschalldämpfer und herstellungsverfahren
DE69804007T2 (de) Verfahren zum zusammensetzen von wärmetauscher
EP2294350B1 (de) Wärmetauscher
EP1613916B1 (de) Wärmeübertrager
DE102011100683A1 (de) Wärmetauscher für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage
EP1770250B1 (de) Wärmetauscher für Abgasleitungen
EP2136160A2 (de) Integrierte, einen Sammler und einen inneren Wärmeübertrager umfassende Baueinheit sowie ein Verfahren zur Herstellung der Baueinheit
DE102010010625A1 (de) Rohrförmiger Wärmetauscher für Kraftfahrzeug-Klimaanlagen
DE102010008175B4 (de) Wärmeübertrager
DE102010021334B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers und Wärmetauscher
DE102013100885A1 (de) Wärmetauscher mit Zuführkanal
DE102010015782A1 (de) Wärmetauscherrohr
DE102011008119A1 (de) Doppelrohr, sowie Doppelrohr-Wärmetauscher
DE19847395A1 (de) Wärmetauschvorrichtung mit zwei Rohrbündeln, insbesondere für Kraftfahrzeuge
DE102011119313A1 (de) Koaxialrohr-Wärmetauscher für eineKraftfahrzeugklimaanlage
DE102012022363A1 (de) Interner Wärmetauscher für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage
DE3215601C2 (de)
DE102015111398A1 (de) Vorrichtung zur Wärmeübertragung
DE102014110718A1 (de) Wärmeübertrager und Verfahren zur Herstellung des Wärmeübertragers
DE102011088635A1 (de) Wärmeübertrager
DE69202225T2 (de) Verfahren zum Herstellen einer Wärmetauscheranlage.
EP3196579A1 (de) Wärmeübertrager
DE102013007590A1 (de) Interner Wärmetauscher für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage
DE102013100366A1 (de) Doppelwandiges Abgasvolumen und entsprechendes Herstellungsverfahren
DE102009057232A1 (de) Rohrförmiger Wärmetauscher für Kraftfahrzeug-Klimaanlage

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee