DE102013204740A1

DE102013204740A1 - Flachrohr und ein Wärmeübertrager mit einem solchen Flachrohr

Info

Publication number: DE102013204740A1
Application number: DE201310204740
Authority: DE
Inventors: Uwe Förster; Christoph Walter; Michael Kohl; Christoph Kästle; Falk Viehrig
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2013-03-18
Filing date: 2013-03-18
Publication date: 2014-09-18

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Flachrohr (1, 20, 40, 60), insbesondere für einen Wärmeübertrager, aus einem flächigen Bandmaterial mit zwei sich gegenüberliegenden ersten und zweiten Wandungen (2, 3, 21, 22, 41, 42, 61, 62), die mittels einer dritten Wandung (4, 23, 43, 63) und einer vierten Wandung (5, 24, 44, 64) miteinander verbunden sind, wobei die erste Wandung (2, 21, 41, 61) aus einem ersten Materialstreifen des Bandmaterials gebildet ist und die zweite Wandung (3, 22, 42, 62) aus einem zweiten Materialstreifen des Bandmaterials gebildet ist, wobei die dritte Wandung (4, 23, 43, 63) und die vierte Wandung (5, 24, 44, 64) jeweils durch eine zumindest teilweise Überlappung des ersten Materialstreifens und des zweiten Materialstreifens gebildet sind.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Flachrohr, insbesondere für einen Wärmeübertrager, aus einem flächigen Bandmaterial mit zwei sich gegenüberliegenden ersten und zweiten Wandungen, die mittels einer dritten und einer vierten Wandung miteinander verbunden sind, wobei die erste Wandung aus einem ersten Materialstreifen des Bandmaterials gebildet ist und die zweite Wandung aus einem zweiten Materialstreifen des Bandmaterials gebildet ist.
Stand der Technik
Wärmeübertrager können verwendet werden, um einen kontrollierten Wärmeübergang zwischen zwei Medien durchzuführen. Insbesondere Rohr-Wärmeübertrager können hierbei vorteilhaft eingesetzt werden. Rohr-Wärmeübertrager weisen oft eine Mehrzahl von Rohren auf, die endseitig in Sammelkästen aufgenommen sind. Durch diese Rohre strömt dabei ein erstes Medium und um diese Rohre strömt dabei ein zweites Medium. Zwischen den Rohren können Elemente angeordnet sein, die den Wärmeübertrag zwischen den Medien begünstigen.
Regelmäßig weisen solche Rohr-Wärmeübertrager Flachrohre als Rohre auf. Insbesondere in Kraftfahrzeugen werden solche Rohr-Wärmeübertrager regelmäßig etwa als Verdampfer, Kondensatoren, Kühlmittelkühler, Ladeluftkühler oder Ölkühler eingesetzt.
Als Rohre können beispielsweise extrudierte Flachrohre eingesetzt werden.
Nachteilig an den extrudierten Flachrohren ist insbesondere, dass der Herstellungsprozess sehr aufwändig ist, da zur Erzeugung von extrudierten Flachrohren große Kräfte aufgebracht werden müssen. Zusätzlich setzt der Extrusionsprozess der Gestaltung der Rohre Grenzen. Für den Fall, dass die extrudierten Flachrohre mit anderen Elementen, zum Beispiel zur Verbesserung des Wärmeüberganges, verlötet werden sollen, muss in einem zusätzlichen Arbeitsschritt eine Beschichtung aufgebracht werden, welche Lot bildet und ein Flussmittel enthält.
Alternativ dazu können lotplatierte Wellrippen verwendet werden, welche jedoch im Vergleich zu einer unplatierten Wellrippe wesentlich teurer in der Herstellung sind.
Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Flachrohr, insbesondere für einen Wärmeübertrager, bereitzustellen, welches gegenüber dem Stand der Technik optimiert ist und sich insbesondere einfacher herstellen lässt. Weiterhin ist es die Aufgabe einen Wärmeübertrager bereitzustellen der erfindungsgemäße Flachrohre aufweist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch ein Flachrohr mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft ein Flachrohr, insbesondere für einen Wärmeübertrager, aus einem flächigen Bandmaterial mit zwei sich gegenüberliegenden ersten und zweiten Wandungen, die mittels einer dritten und einer vierten Wandung miteinander verbunden sind, wobei die erste Wandung aus einem ersten Materialstreifen des Bandmaterials gebildet ist und die zweite Wandung aus einem zweiten Materialstreifen des Bandmaterials gebildet ist, wobei die dritte und die vierte Wandung jeweils durch eine zumindest teilweise Überlappung des ersten Materialstreifens und des zweiten Materialstreifens gebildet sind.
Ein Flachrohr, welches aus zwei Materialstreifen gebildet ist, ist besonders einfach herzustellen, da beide Materialstreifen unabhängig voneinander geformt werden können. Zur Verbindung der Materialstreifen stehen eine Vielzahl von geeigneten Verbindungsverfahren zur Verfügung, etwa Schweißen, Löten, Kleben oder Prägen. Durch eine Überlappung der beiden Materialstreifen kann die Dichtigkeit des Flachrohres verbessert werden, da sich größere Verbindungsflächen ergeben, als ohne Überlappung. Dies ist auch der Druckfestigkeit des Flachrohres zuträglich. Weiterhin wird durch die Überlappungsbereiche eine Materialdopplung erzeugt, die das Flachrohr widerstandsfähiger gegen mechanische Störeinflüsse macht.
In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung, kann es vorgesehen sein, dass der erste Materialstreifen eine erste flächige Basis aufweist, welche die erste Wandung bildet, wobei deren endseitige Bereiche zur ersten Basis abgewinkelt sind und der zweite Materialstreifen eine zweite flächig Basis aufweist, welche die zweite Wandung bildet, wobei deren endseitige Bereiche zur zweiten Basis abgewinkelt sind.
Durch eine solche Ausgestaltung der Materialstreifen, kann besonders einfach ein Flachrohr erzeugt werden. Vorteilhafterweise sind die Materialstreifen dabei u-förmig ausgebildet, so dass sie derart ineinander eingreifen, dass die abgewinkelten endseitigen Bereiche einander überlappen.
Weiterhin ist es zu bevorzugen, wenn im von den Wandungen gebildeten Hohlraum eine Innenrippe vorgesehen ist.
Eine Innenrippe im Flachrohr verbessert den Wärmeübergang von Inneren des Flachrohres nach außen. Außerdem trägt eine Innenrippe, welche sich vorteilhafterweise an den Innenflächen der Wandungen abstützt, zu einer Erhöhung der Stabilität des Flachrohres bei.
Darüber hinaus kann es vorteilhaft sein, wenn die sich überlappenden Bereiche, welche jeweils die dritte und die vierte Wandung ausbilden, vollflächig aneinander anliegen.
Durch eine vollflächige Anlage zwischen den sich überlappenden Bereichen, kann eine bessere Verbindung der beiden Materialstreifen miteinander erzeugt werden. Dies erhöht die Stabilität und verbessert durch eine höhere Güte der Verbindung die Dichtigkeit des Flachrohres.
Auch ist es vorteilhaft, wenn die sich überlappenden Bereiche des Flachrohrs miteinander verschweißt oder verklebt oder verprägt oder durch Clips verbunden sind.
Um die beiden Materialstreifen, insbesondere bis sie über ein permanentes Fügeverfahren miteinander verbunden sind, zueinander zu fixieren, können die beiden Materialstreifen beispielsweise punktförmig oder flächig miteinander verschweißt werden, durch eine Prägevorgang miteinander verbunden werden, punktförmig oder flächig miteinander verklebt werden oder über Clips miteinander verbunden werden. Dies erleichtert insbesondere die Bearbeitung und die Weiterverarbeitung der Flachrohre.
Auch kann es zweckmäßig sein, wenn die zwischen der Außenfläche des ersten Materialstreifens und der Außenfläche des zweiten Materialstreifens ein bündiger Übergang ausgebildet ist.
Ein bündiger Übergang, insbesondere ein Übergang mit einem möglichst geringen Luftspalt zwischen den jeweiligen Bereichen des ersten und des zweiten Materialstreifens, sind vorteilhaft, da dies die Stabilität des Flachrohres erhöht und gleichzeitig der Dichtigkeit zuträglich ist. Ein Luftspalt oder eine offene Stoßkante, wie sie sich bei einem nicht bündigen Übergang ergibt ist außerdem ein Entstehungspunkt für Korrosion.
Darüber hinaus ist es zu bevorzugen, wenn ein oder beide Enden der Endbereiche und/oder endseitigen Bereiche von einem oder beiden Materialstreifen abgeschrägt ist.
Über eine Abschrägung ist es je nach Ausgestaltung der sich überlappenden Bereiche, auf einfachere Weise möglich einen bündigen Übergang zu erreichen. Das Ende des Materialstreifens weist regelmäßig im Querschnitt eine rechteckige Form auf. Die Außenflächen stehen dabei im Wesentlichen in einem 90° Winkel zueinander. Unter einem abgeschrägten Ende ist dabei zu verstehen, dass die Außenflächen des Endes nun nicht mehr in 90° Winkeln zueinander stehen, sondern insbesondere die Winkel zwischen den flächigen Bereichen des Materialstreifens und der diese Bereiche verbindenden Schmalseite von 90° verschieden sind. Vorteilhafterweise ist die Abschrägung dabei an die Ausprägung des jeweils anderen Materialstreifens angepasst, so dass ein möglichst bündiger Übergang entsteht.
Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die endseitigen Bereiche der ersten Basis und/oder die endseitigen Bereiche der zweiten Basis um einen Winkel im Bereich zwischen 45° und 135°, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 70° und 110° und dabei vorzugsweise um 90° zur jeweiligen Basis abgewinkelt sind.
Auf diese Weise entstehen im Wesentlichen u-förmige Halbschalen aus den beiden Materialstreifen, die auf einfache Weise ineinander einsetzbar sind.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass der erste Materialstreifen und der zweite Materialstreifen jeweils um 90° abgewinkelte endseitige Bereiche aufweisen, wobei die jeweilige Basis des ersten Materialstreifens oder des zweiten Materialstreifens um die zweifach Materialdicke des jeweils anderen Materialstreifens kürzer ist und die Länge der abgewinkelten endseitigen Bereiche des ersten Materialstreifens oder des zweiten Materialstreifens um die einfache Materialdicke des jeweils anderen Materialstreifens kürzer ist.
Insbesondere eine Abwinklung um einen 90° Winkel ist vorteilhaft, da die beiden entstehenden Halbschalen derart ineinander eingesetzt werden können, dass ein Flachrohr mit einem rechteckigen Querschnitt entsteht. Dabei verlaufen die beiden sich gegenüberliegenden Wandungen jeweils parallel zueinander. Um die beiden Halbschalen ineinander einsetzen zu können ist es besonders vorteilhaft, wenn die Basis der Halbschale, welche in die andere Halbschale eingesetzt wird, um die zweifache Materialstärke der anderen Halbschale kürzer ist. Dadurch ergibt sich ein passgenauer Sitz der Halbschalen ineinander. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die abgewinkelten Bereiche der einzusetzenden Halbschale um jeweils die einfache Materialstärke der aufnehmenden Halbschale kürzer sind. Auf diese Weise ergibt sich ein passgenauer und bündiger Sitz der Halbschalen ineinander.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass die endseitigen Bereiche des ersten und/oder des zweiten Materialstreifens bogenförmig ausgeformt sind, wobei zumindest einer der Materialstreifen an den Übergängen zwischen seiner Basis und den endseitigem Bereich einen Absatz aufweist, in welche die endseitigen Bereich des jeweils anderen Materialstreifens eingreifen können.
Über bogenförmige Ausgestaltungen der endseitigen Bereiche, kann eine besonders günstige Form für das Flachrohr erzeugt werden. Insbesondere wenn die Bögen derart ausgestaltet sind, dass insgesamt eine bikonvexe Form des Flachrohres entsteht. Durch die bogenförmigen endseitigen Bereiche ist gleichzeitig auch ein ungewolltes auseinandergleiten der Halbschalen gegeneinander vermieden.
Ein möglicher Fertigungsprozess sieht dabei beispielsweise vor, dass an eine flächige Basis eines Materialstreifens die bogenförmigen Endbereiche angeformt sind. Der zweite Materialstreifen, noch in einem flächig ausgedehnten Zustand, ohne die abgewinkelten endseitigen Bereiche, wird dann auch die erste Halbschale aufgelegt. Mittels eines Umformprozesses, werden die endseitigen Bereiche des aufgelegten Materialstreifens an die bogenförmigen Konturen der ersten Halbschale angelegt. Auf diese Weise entsteht ein Flachrohr, bei welchem die beiden Halbschalen nicht ohne eine Verformung einer der beiden Materialstreifen getrennt werden können. Die durch den Umformvorgang angelegten endseitigen Bereiche greifen dabei vorteilhafterweise in die an der ersten Halbschale angeformten Absätze ein, wodurch ein bündiger Übergang zwischen den beiden Halbschalen erzeugt wird.
Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass zumindest die abgewinkelten endseitigen Bereiche eines Materialstreifens eine weitere Knickstelle aufweisen, wobei die der Knickstelle nachgelagerten Endbereiche der endseitigen Bereiche dieses Materialstreifens die abgewinkelten endseitigen Bereiche des jeweils anderen Materialstreifens überlappen, wodurch das Flachrohr einen wabenförmigen Querschnitt aufweist.
Über eine zusätzliche Knickstelle kann ein pfeilförmiger Bereich erzeugt werden. Eine Verbindung aus zwei Halbschalen dieser Art, erzeugt damit ein wabenförmiges Flachrohr. Die beiden Halbschalen können dabei beide jeweils endseitige Bereiche mit einer zusätzlichen Knickstelle aufweisen. Die Überlappungsfläche der beiden Halbschalen hängt dabei von der Länge der jeweils abgewinkelten endseitigen Bereiche ab.
In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung, kann es vorgesehen sein, dass die abgewinkelten endseitigen Bereiche des ersten Materialstreifens derart mehrfach abgewinkelt sind, dass sie einen Aufnahmebereich für den zweiten Materialstreifen ausbilden, wobei der Aufnahmebereich von den endseitigen Bereichen des zweiten Materialstreifens umfassbar ist, wobei zwischen der Außenfläche der endseitigen Bereiche des ersten Materialstreifen und der Außenfläche der endseitigen Bereiche des zweiten Materialstreifens ein bündiger Übergang entsteht.
Eine solche Ausgestaltung macht insbesondere die Montage des Flachrohrs einfach. Der Aufnahmebereich ist dabei derart ausgestaltet, dass die jeweils andere Halbschale passgenau in diesen einsetzbar ist. Die mehrfache Abwinklung kann insbesondere durch eine Abwinklung um 90° aus der Ebene der Basis heraus erfolgen. Diese ist gefolgt von einer weiteren 90° Abwinklung, welche einen Bereich schafft, der parallel zur Basis verläuft und innerhalb der Ausdehnung der Basis angeordnet ist. Eine weitere Abwinklung um 90° schafft dann einen Bereich, der um 90° abgewinkelt zur Basis verläuft und als Anlagefläche für den endseitigen Bereich der zweiten Halbschale dient. Die zweite Halbschale weist dabei jeweils um 90° abgewinkelte endseitige Bereiche auf.
Die Aufgabe des Wärmeübertragers wird durch einen Wärmeübertrager mit den Merkmalen gemäß Anspruch 12 gelöst.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager mit einem Rohr-Rippen-Block mit einer Mehrzahl von Flachrohren, die zwischen zwei Sammlerbereichen angeordnet sind und mit diesen in Fluidkommunikation stehen, wobei die Sammlerbereiche Durchzüge aufweisen, in welchen die Flachrohre aufgenommen sind, wobei zwischen den Flachrohren des Rohr-Rippen-Blocks Wärmeübertragungselemente, wie insbesondere Wellrippen, angeordnet sind, wobei die Flachrohre nach einem der vorhergehenden Ansprüche gebildet sind.
Ein Wärmeübertrager mit erfindungsgemäßen Flachrohren weist insbesondere eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen äußere Störgrößen auf. Außerdem ist er leicht zu montieren, da die Flachrohre nicht besonders innerhalb des Wärmeübertragers ausgerichtet werden müssen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
1 im linken Abschnitt der Figur einen Querschnitt eines Flachrohres, wobei das Flachrohr einen rechteckigen Querschnitt aufweist, wobei die sich gegenüberliegenden Wandungen jeweils parallel zueinander verlaufen und im rechten Teil der Figur eine schematische Darstellung von zwei miteinander verschweißten Wandungen und zwei miteinander verprägten Wandungen,
2 einen Querschnitt durch ein im Wesentlichen rechteckiges Flachrohr, wobei das Flachrohr aus einer u-förmigen Halbschale und einer weiteren Halbschale besteht, welche einen Aufnahmebereich aufweist, welcher über eine mehrfache Abwinklung des Materials erzeugt ist,
3 einen Querschnitt durch ein Flachrohr, wobei das Flachrohr insgesamt eine bikonvexe Außenkontur aufweist, wobei die beiden bogenförmigen Schmalseiten durch im Wesentlichen ebene Wandungsbereiche verbunden sind, und
4 einen Querschnitt durch ein Flachrohr, wobei die die Breitseiten verbindenden Schmalseiten pfeilförmig ausgebildet sind.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
Die 1 zeigt ein Flachrohr 1 mit einer ersten Wandung 2, einer zweiten Wandung 3, einer dritten Wandung 4 sowie einer vierten Wandung 5. Die erste Wandung 2 und die zweite Wandung 3 liegen sich parallel gegenüber ebenso die dritte Wandung 4 und die vierte Wandung 5.
Das Flachrohr 1 besteht im Wesentlichen aus zwei Halbschalen 6, 9 sowie einer Innenrippe 12. Die obere Halbschale 6 weist eine ebene flächige Basis 16 auf, welcher die erste Wandung 2 bildet. Weiterhin weist die Halbschale 6 zwei endseitige Bereiche 7, 8 auf, welche in einem Winkel von 90° zur Basis 16 abgewinkelt sind. Die obere Halbschale 6 bildet somit eine u-förmige Kontur aus.
Die untere Halbschale 9 weist ebenfalls eine ebene flächige Basis 17 auf, welche die zweite Wandung 3 bildet. Außerdem weist die untere Halbschale 9 zwei endseitige Bereiche 10, 11 auf. Die endseitigen Bereiche 10, 11 sind ebenfalls um einen Winkel von 90° zur Basis 17 abgewinkelt.
In der Darstellung der 1 und auch in den Darstellungen der nachfolgenden 2 bis 4 entspricht die jeweilige Basis 16, 17, 33, 34, 57, 58, 78, 79 der durch sie gebildeten Wandung 2, 3, 21, 22, 41, 42, 61, 62.
Die obere Halbschale 2 ist in die untere Halbschale 9 derart eingesetzt, dass sich die endseitigen Bereiche 8 bzw. 11 auf der rechten Seite sowie die endseitigen Bereiche 7 bzw. 10 auf der linken Seite überlappen, wodurch eine Materialdopplung entsteht.
Die dritte Wandung 4 ist durch diese Überlappung der endseitigen Bereiche 7 bzw. 10, die vierte Wandung 5 ist durch die Überlappung der endseitigen Bereiche 8 bzw. 11 gebildet.
Die Innenrippe 12 ist als Wellrippe ausgebildet. Die in der 1 gezeigte Wellrippe 12 dient lediglich einer beispielhaften Andeutung einer Wellrippe. In alternativen Ausführungsformen können auch andere Ausführungsformen einer Wellrippe vorgesehen werden. Vorteilhafterweise stützt sich die Wellrippe sowohl an den seitlichen Wänden 4, 5 als auch den oberen bzw. unteren Wänden 2, 3 ab, um einen besseren Wärmeübergang zu realisieren. Diese Ausführung zur Wellrippe 12 gilt analog für die in den 2 bis 4 angedeuteten Wellrippen 31, 51, 75.
Im rechten Teil der 1 sind zwei unterschiedliche Möglichkeiten dargestellt, um die endseitigen Bereiche 7, 8, 10, 11 zu einem Zeitpunkt, zu dem die Halbschalen 2, 9 noch nicht dauerhaft miteinander verbunden sind, gegen ein Verrutschen zu sichern.
Die linke Darstellung weist eine Anordnung zwei zueinander paralleler endseitiger Bereiche auf, die mittels eines Schweißpunkts 13 miteinander verbunden sind. Die rechte Ausführung weist zwei parallel zueinander angeordnete endseitige Bereiche auf, welche mittels einer Verprägung über die beiden endseitigen Bereiche miteinander verbunden sind. Die rechts gezeigten Verbindungsformen dienen im Wesentlichen der fixen Positionierung der beiden Halbschalen 2, 9 zueinander, solange das Flachrohr 1 noch nicht endgültig über ein stoffschlüssiges Verbindungsverfahren, wie etwa einem Lötverfahren dauerhaft verbunden ist.
Die Bandmaterialien, welche zur Herstellung der Halbschalen 2, 9 herangezogen werden, sind vorteilhafterweise lotplattiert, so dass sich nach einem Fügeprozess ein stoffschlüssiges Verbindungsverfahren, wie etwa das Löten anschließen kann, ohne dass ein zusätzliches Flussmittel oder ein Lot aufgetragen werden muss.
Die obere Halbschale 2 ist um das Zweifache der Materialstärke der unteren Halbschale 9 schmäler gestaltet. Weiterhin sind die endseitigen Bereiche 8 bzw. 7 der Halbschale 2 um die einfache Materialstärke der Halbschale 9 kürzer ausgelegt als die endseitigen Bereich 10 bzw. 11 der Halbschale 9. Dies dient dazu, die Halbschale 2 vollständig und passgenau in die u-förmige Kontur der unteren Halbschale 9 einsetzen zu können.
Besonders wichtig ist dabei, den entstehenden Luftspalt 15 zwischen den jeweiligen endseitigen Bereichen 7, 8, 10, 11 möglichst gering zu halten. Außerdem ist es wünschenswert, dass die Außenkontur der Halbschale 2 bündig mit den Enden der jeweiligen endseitigen Bereiche 10, 11 der Halbschale 9 abschließt. Dadurch wird die Angriffsfläche für Korrosionsvorgänge am Flachrohr 1 reduziert. Zusätzlich wird durch einen passgenauen Sitz der oberen Halbschale 2 und der unteren Halbschale 9 eine Erhöhung der Stabilität des Flachrohrs 1 erreicht.
Die 2 zeigt ein Flachrohr 20, welches vier Wandungen 21, 22, 23 und 24 aufweist. Im Inneren des Flachrohrs 20 ist eine Innenrippe 31 angedeutet.
Die dritte Wandung 23 ist gebildet aus einem Ineinandergreifen der endseitigen Bereiche 26 der oberen Halbschale 25 und des endseitigen Bereichs 29 der unteren Halbschale 22. Ebenso ist die vierte Wandung 24 durch ein Ineinandergreifen des endseitigen Bereichs 27 bzw. des endseitigen Bereichs 30 gebildet.
Die erste Wandung 21, welche gleichzeitig die flächige Basis 33 der oberen Halbschale 25 bildet ist parallel gegenüber der zweiten Wandung 22, welche gleichzeitig die Basis 34 der unteren Halbschale 28 bildet, angeordnet. Die dritte Wandung 23 sowie die vierte Wandung 24 liegen einander parallel gegenüber.
Die untere Halbschale 28 weist jeweils zwei endseitige Bereiche 29 bzw. 30 auf, welche in einem 90° Winkel nach oben von der Wandung 22 abgewinkelt sind.
Die endseitigen Bereiche 26 bzw. 27 der oberen Halbschale 25 weisen mehrere Abwinklungen auf. Nachfolgend wird beispielhaft die Formgebung des linken endseitigen Bereichs 26 erläutert. Die Formgebung des rechten endseitigen Bereichs 27 ist analog.
Ausgehend von der flächigen Basis 21 der Halbschale 25 ist der endseitige Bereich 26 um einen 90° Winkel nach unten abgewinkelt. Anschließend an diese erste 90° Abwinklung ist eine weitere 90° Abwinklung angeschlossen, welche einen parallel zur ersten Wandung 21 verlaufenden Bereich erzeugt. Dieser parallel zur ersten Wandung 21 verlaufende Bereich ist innerhalb der Ausdehnung der ersten Wandung 21 bzw. der ersten Basis 33 angeordnet. In einer Aufsicht von oben auf die obere Halbschale 25 ist dieser Bereich vollständig von der ersten Wandung 21 überdeckt. An diese zweite Abwinklung um etwa 90° schließt sich eine dritte Abwinklung nach unten hin an, welche einen Anlagebereich erzeugt, der im Wesentlichen um 90° zur ersten Wandung 21 abgewinkelt verläuft.
Über diese Ausgestaltung der endseitigen Bereiche 26, 27 ist ein Aufnahmebereich 31 ausgebildet, welcher zur Aufnahme der endseitigen Bereiche 29, 30 der unteren Halbschale 28 dient. Der Aufnahmebereich weist dabei eine im rechten Winkel zur Wandung 21 verlaufende Anlagefläche auf und einen parallel zur Wandung 21 verlaufenden Anschlag. Der Aufnahmebereich 31 ist dabei so ausgelegt, dass die Außenkontur der endseitigen Bereiche 29 bzw. 30 bündig mit der Außenkontur der endseitigen Bereiche 26 bzw. 27 abschließt. Der zwischen der Stoßstelle der endseitigen Bereiche 29 bzw. 30 mit der oberen Halbschale 25 entstehende Luftspalt 32 ist dabei möglichst gering zu halten. Dies dient ebenfalls der Vermeidung von Angriffspunkten für Korrosionsvorgänge und erhöht die strukturelle Stabilität des Flachrohrs 20.
Die 3 zeigt ein Flachrohr 40, welches ebenfalls wieder aus einer oberen Halbschale 45 mit endseitigen Bereichen 46 bzw. 47 sowie aus einer unteren Halbschale 48 mit endseitigen Bereichen 49 bzw. 50 gebildet ist. Die erste Wandung 41 bildet die ebene flächige Basis 57 der oberen Halbschale 45, die zweite Wandung 42 bildet die ebene flächige Basis 58 der unteren Halbschale 48. Die linke dritte Wandung 43 ist durch eine Überlagerung der endseitigen Bereiche 46 bzw. 49 gebildet, die rechte vierte Wandung 44 ist durch eine Überlappung der endseitigen Bereiche 47 bzw. 50 gebildet. Im Inneren des Flachrohrs 40 ist eine Innenrippe 51 angedeutet.
Die endseitigen Bereiche 46, 47, 49 und 50 sind in 3 bogenförmig ausgestaltet. Dies führt in Verbindung mit der ersten Wandung 41 bzw. der zweiten Wandung 42 zu einer insgesamt bikonvexen Kontur des Flachrohrs 40. An die erste Wandung 41 schließen sich endseitig jeweils ein Absatz 52 bzw. 53 an, an welchen sich die endseitigen Bereiche 46 bzw. 47 anschließen. Diese Absätze 52 bzw. 53 dienen der Aufnahme der endseitigen Bereiche 49 bzw. 50 der unteren Halbschale 48.
Das Flachrohr 40 der 3 kann beispielsweise über eine Abfolge von Umformungsschritten erzeugt werden, die wie folgt stattfinden können. Nach der Formgebung der oberen Halbschale 45 wird ein ebenes flächiges Bandelement an die obere Halbschale 45 angelegt. Durch einen Umformvorgang, welcher z. B. mit Rollwerkzeuge durchgeführt werden kann, werden die endseitigen Bereiche 49 bzw. 50 aus ihrer Ebene ausgelenkt und an die Außenradien der endseitigen Bereiche 46 bzw. 47 angelegt. Die Enden der endseitigen Bereiche 49 bzw. 50 kommen dabei in den Absätzen 52 bzw. 53 der oberen Halbschale 45 zu liegen. Die endseitigen Bereiche 49 bzw. 50 bzw. deren Außenkonturen schließen dadurch bündig mit der Außenkontur der ersten Wandung 41 ab. Der Luftspalt 54 zwischen den endseitigen Bereichen 49 und der Wandung 41 wird durch das Einformen des Absatzes 52 minimal gehalten, um auch hier die Angriffsfläche für korrosive Vorgänge möglichst zu vermeiden. Entsprechendes gilt für den Absatz 53 bzw. den endseitigen Bereich 50.
Im Inneren des Flachrohrs 40 weist die Innenrippe 51 zwei Endbereiche 55 bzw. 56 auf. Der Endbereich 45 stützt sich dabei im Inneren an dem endseitigen Bereich 46 ab, der Endbereich 56 stützt sich am inneren endseitigen Bereich 47 der oberen Halbschale 45 ab. Weiterhin stützt sich die Wellrippe 51 mit ihren Rippenbögen gegen die erste bzw. die zweite Wandung 41, 42 ab. Dies führt insgesamt zu einer Erhöhung der Stabilität des Flachrohrs 40.
Die 4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Flachrohrs 60. Das Flachrohr 60 ist durch eine obere Halbschale 65 mit endseitigen Bereichen 66 bzw. 67 gebildet und durch eine untere Halbschale 68 mit endseitigen Bereichen 69, einem Endbereich 70 sowie dem endseitigen Bereich 71 und einem Endbereich 72 gebildet. Im Inneren des Flachrohrs 60 ist eine Wellrippe 75 angedeutet.
Das Flachrohr 60 weist eine erste Wandung 61 auf, welche gleichzeitig die flächige ebene Basis 78 der oberen Halbschale 65 bildet sowie eine zweite Wandung 62, welche die flächige ebene Basis 79 der Halbschale 68 bildet. Die Wandungen 61 bzw. 62 liegen sich parallel gegenüber. Weiterhin weist das Flachrohr 60 eine dritte Wandung 63 auf, welche durch eine Überlappung des endseitigen Bereichs 66 und des Endbereichs 70 bzw. des endseitigen Bereichs 69 gebildet ist. Die rechte vierte Wandung 64 ist durch eine Überlappung des endseitigen Bereichs 67 mit dem Endbereich 72 sowie dem endseitigen Bereich 71 gebildet.
Die obere Halbschale 65 weist neben der ebenen Basis 61 die endseitigen Bereiche 66, 67 auf, welche um einen Winkel < 90°, vorzugsweise in etwa 45°, aus der Ebene der ersten Wandung 61 ausgelenkt sind.
Die untere Halbschale 68 weist endseitige Bereiche 69 bzw. 71 auf, welche ebenfalls um einen Winkel < 90°, vorzugsweise in etwa 45°, aus der Ebene der zweiten Wandung 62 ausgelenkt sind. An die endseitigen Bereiche 69 bzw. 71 schließt sich eine Knickstelle 73 bzw. 74 an, an welcher der endseitige Bereich 69 bzw. 71 um einen Winkel von ca. 90° nach innen zur Mitte des Flachrohrs 60 abgewinkelt ist. Der an die Knickstelle 63 bzw. 74 angeschlossene Bereich der unteren Halbschale 68 wird als Endbereich 70 bzw. Endbereich 72 bezeichnet.
Das Flachrohr 60 erhält durch die Formgebung der oberen Halbschale 65 bzw. der unteren Halbschale 68 insgesamt einen wabenförmigen Querschnitt.
Das Ende 76 des Endbereichs 72 bzw. das Ende 77 des Endbereichs 70 ist derart angeschrägt, dass es im montierten Zustand bündig mit der Außenkontur der ersten Wandung 61 des Flachrohrs 60 abschließt. Die Anschrägung verfolgt in erster Linie das Ziel ebenfalls den Spalt zwischen den Halbschalen 65 bzw. 68 so gering wie möglich zu halten und über den möglichst bündigen Abschluss zwischen der unteren Halbschale 68 und der oberen Halbschale 65 die Angriffsfläche für korrosive Vorgänge bzw. mechanische Störgrößen von außen möglichst gering zu halten.
Die Länge der endseitigen Bereiche 66 bzw. 67 kann in alternativen Ausführungen von der in 4 gezeigten abweichen. Es ist z. B. vorsehbar, dass an die endseitigen Bereiche sich jeweils eine weitere Knickstelle anschließt, so dass insgesamt die dritte Wandung und die vierte Wandung durch eine vollständige Materialdopplung gebildet sind. Ebenso könnte ein kürzerer endseitiger Bereich vorgesehen werden.
Die angedeuteten Innenrippen der 1 bis 4 stehen stellvertretend für eine Vielzahl von Innenrippen unterschiedlichster Gestaltung.
Alle Bereiche in den gezeigten Flachrohre, die eine Materialdopplung aufweise, weisen insbesondere den Vorteil auf, dass sie eine höhere Widerstandsfähigkeit gegenüber mechanischen Störgrößen aufweisen. Störgrößen könnten beispielsweise Steinschläge sein, die auf die Flachrohre einwirken. Die Stabilität der Flachrohre wird durch die Materialdopplung auch erhöht.
Die in den 1 bis 4 gezeigten Ausführungsformen sind beispielhaft und können untereinander kombiniert werden. Sie weisen weiterhin keinen beschränkenden Charakter auf.

Claims

Flachrohr (1, 20, 40, 60), insbesondere für einen Wärmeübertrager, aus einem flächigen Bandmaterial mit zwei sich gegenüberliegenden ersten und zweiten Wandungen (2, 3, 21, 22, 41, 42, 61, 62), die mittels einer dritten Wandung (4, 23, 43, 63) und einer vierten Wandung (5, 24, 44, 64) miteinander verbunden sind, wobei die erste Wandung (2, 21, 41, 61) aus einem ersten Materialstreifen des Bandmaterials gebildet ist und die zweite Wandung (3, 22, 42, 62) aus einem zweiten Materialstreifen des Bandmaterials gebildet ist, wobei die dritte Wandung (4, 23, 43, 63) und die vierte Wandung (5, 24, 44, 64) jeweils durch eine zumindest teilweise Überlappung des ersten Materialstreifens und des zweiten Materialstreifens gebildet sind.
Flachrohr (1, 20, 40, 60) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Materialstreifen eine erste flächige Basis (16, 33, 57, 78) aufweist, welche die erste Wandung (2, 21, 41, 61) bildet, wobei deren endseitige Bereiche (7, 8, 26, 27, 46, 47, 66, 67) zur ersten Basis (16, 33, 57, 78) abgewinkelt sind und der zweite Materialstreifen eine zweite flächig Basis (17, 34, 58, 79) aufweist, welche die zweite Wandung (3, 22, 42, 62) bildet, wobei deren endseitige Bereiche (10, 11, 29, 30, 49, 50, 69, 71) zur zweiten Basis (17, 34, 58, 79) abgewinkelt sind.
Flachrohr (1, 20, 40, 60) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im von den Wandungen (2, 3, 4, 5, 21, 22, 23, 24, 41, 42, 43, 44, 61, 62, 63, 64) gebildeten Hohlraum eine Innenrippe (12, 31, 51, 75) vorgesehen ist.
Flachrohr (1, 20, 40, 60) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die sich überlappenden Bereiche, welche jeweils die dritte (4, 23, 43, 63) und die vierte Wandung (5, 24, 44, 64) ausbilden, vollflächig aneinander anliegen.
Flachrohr (1, 20, 40, 60) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die sich überlappenden Bereiche des Flachrohrs (1, 20, 40, 60) miteinander verschweißt oder verklebt oder verprägt oder durch Clips verbunden sind.
Flachrohr (1, 20, 40, 60) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen der Außenfläche des ersten Materialstreifens und der Außenfläche des zweiten Materialstreifens ein bündiger Übergang ausgebildet ist.
Flachrohr (60) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder beide Enden (76, 77) der Endbereiche (70, 72) und/oder endseitigen Bereiche von einem oder beiden Materialstreifen abgeschrägt ist.
Flachrohr (1, 20, 40, 60) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die endseitigen Bereiche (7, 8, 26, 27, 46, 47, 66, 67) der ersten Basis (16, 33, 57, 78) und/oder die endseitigen Bereiche (10, 11, 29, 30, 49, 50, 69, 71) der zweiten Basis (17, 34, 58, 79) um einen Winkel im Bereich zwischen 45° und 135°, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 70° und 110° und dabei vorzugsweise um 90° zur jeweiligen Basis (16, 17, 33, 34, 57, 58, 78, 79) abgewinkelt sind.
Flachrohr (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Materialstreifen und der zweite Materialstreifen jeweils um 90° abgewinkelte endseitige Bereiche (7, 8, 10, 11) aufweisen, wobei die jeweilige Basis (16, 17) des ersten Materialstreifens oder des zweiten Materialstreifens um die zweifach Materialdicke des jeweils anderen Materialstreifens kürzer ist und die Länge der abgewinkelten endseitigen Bereiche (7, 8, 10, 11) des ersten Materialstreifens oder des zweiten Materialstreifens um die einfache Materialdicke des jeweils anderen Materialstreifens kürzer ist.
Flachrohr (40) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die endseitigen Bereiche (46, 47, 49, 50) des ersten und/oder des zweiten Materialstreifens bogenförmig ausgeformt sind, wobei zumindest einer der Materialstreifen an den Übergängen zwischen seiner Basis (57) und den endseitigem Bereich (46, 47) einen Absatz (53, 54) aufweist, in welche die endseitigen Bereich (49, 50) des jeweils anderen Materialstreifens eingreifen können.
Flachrohr (60) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die abgewinkelten endseitigen Bereiche (69, 70) eines Materialstreifens eine weitere Knickstelle (73, 74) aufweisen, wobei die der Knickstelle (73, 74) nachgelagerten Endbereiche (70, 72) der endseitigen Bereiche (69, 71) dieses Materialstreifens die abgewinkelten endseitigen Bereiche (66, 67) des jeweils anderen Materialstreifens überlappen, wodurch das Flachrohr (60) einen wabenförmigen Querschnitt aufweist.
Flachrohr (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die abgewinkelten endseitigen Bereiche (26, 27) des ersten Materialstreifens derart mehrfach abgewinkelt sind, dass sie einen Aufnahmebereich (31) für den zweiten Materialstreifen ausbilden, wobei der Aufnahmebereich (31) von den endseitigen Bereichen (29, 30) des zweiten Materialstreifens umfassbar ist, wobei zwischen der Außenfläche der endseitigen Bereiche (26, 27) des ersten Materialstreifen und der Außenfläche der endseitigen Bereiche (29, 30) des zweiten Materialstreifens ein bündiger Übergang entsteht.
Wärmeübertrager mit einem Rohr-Rippen-Block mit einer Mehrzahl von Flachrohren (1, 20, 40, 60), die zwischen zwei Sammlerbereichen angeordnet sind und mit diesen in Fluidkommunikation stehen, wobei die Sammlerbereiche Durchzüge aufweisen, in welchen die Flachrohre (1, 20, 40, 60) aufgenommen sind, wobei zwischen den Flachrohren (1, 20, 40, 60) des Rohr-Rippen-Blocks Wärmeübertragungselemente, wie insbesondere Wellrippen, angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachrohre (1, 20, 40, 60) nach einem der vorhergehenden Ansprüche gebildet sind.