DE102014222983A1 - Wellrippe für einen Wärmeübertrager - Google Patents

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Karl-Gerd Krumbach
Michael Kohl
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    • B21D53/00Making other particular articles
    • B21D53/02Making other particular articles heat exchangers or parts thereof, e.g. radiators, condensers fins, headers
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wellrippe (10) für einen Wärmeübertrager (12), mit Rippen (18), die in einer Querrichtung (22) der Wellrippe (10) aneinander gereiht angeordnet sind und in einer Längsrichtung (20) durchströmbar sind. Erfindungswesentlich ist dabei, dass ein Rippenabstand (44) kleiner ist als eine Rippenbreite (36), wobei die Rippenbreite (36) einer Breite der Verbindungsabschnitte (34) in der Querrichtung (22) der Wellrippe (10) entspricht, wobei der Rippenabstand (44) einer Rippenteilung (46) abzüglich der Rippenbreite (36) entspricht und wobei die Rippenteilung (46) einer Periodenlänge der Wellrippe (10) entspricht, und dass eine Kiemenflankenbreite (60) größer ist als das Zweifache der Wandstärke (38) der Wellrippe (10), wobei die Kiemenflankenbreite (60) der Breite der Kiemen (48) in einer Richtung quer, insbesondere senkrecht, zu der jeweiligen Flanke (30) entspricht. Ferner betrifft die Erfindung einen Wärmeübertrager (12) mit einer solchen Wellrippe (10) und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Wellrippe (10).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Wellrippe für einen Wärmeübertrager mit Rippen, die in einer Querrichtung der Wellrippe aneinander gereiht angeordnet sind und in einer Längsrichtung durchströmbar sind, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung einen Wärmeübertrager mit mindestens einer solchen Wellrippe und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Wellrippe.
  • Bei Kraftfahrzeugen mit verbrauchsarmen Verbrennungsmotoren, bei Hybridfahrzeugen, Plug-In-Hybridfahrzeugen, Hybridfahrzeugen mit Range Extender oder Elektrofahrzeugen wird für die Kabinenheizung eine Zusatzheizung benötigt. Folglich werden Wärmeübertrager für elektrische Heizelemente benötigt. Bei der Verwendung von elektrischen Heizungen ist der Kontakt zwischen Rippe und elektrischer Heizeinheit nicht gelötet, sondern mechanisch gespannt oder geklebt. Durch ein Kleben oder reines Klemmen ist der Wärmeübergang zwischen elektrischer Heizeinheit und der Wellrippe im Vergleich zu einer Verlötung gering.
  • Aus der DE 10 2009 021 179 A1 ist eine V-förmige Wellrippe mit Kiemen bekannt. Diese Wellrippe weist allerdings nur eine sehr geringe Auflagefläche zu den Heizelementen auf, so dass die Wärmeübertragung von den Heizelementen zu den Wellrippen zu klein ist.
  • Aus der EP 2 049 860 B1 ist eine Rechteckrippe mit Bekiemung bekannt, die eine größere Anlagefläche zu Heizelementen aufweist. Allerdings ist die Auflagefläche zu den Heizelementen immer noch nicht groß genug.
  • Aus der DE 10 2007 048 307 ist eine Wellrippe für einen Wärmetauscher bekannt, die hutzenartige Auslaschungen aufweisen, welche ähnlich wie Kiemen die Wärmeübertragung von der Wellrippe zu dem die Wellrippe durchströmenden Fluid verbessert.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine verbesserte oder zumindest alternative Wellrippe bereitzustellen, die insbesondere eine verbesserte Wärmeübertragung zwischen Heizelement und Fluid ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind im Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken eine möglichst große Kontaktfläche zwischen der Wellrippe und den Heizelementen bereitzustellen und gleichzeitig die Wellrippe mit Kiemen zu versehen. Auf diese Weise kann eine besonders gute Wärmeübertragung von den Heizelementen auf die Wellrippe und von der Wellrippe auf das die Wellrippe durchströmende Fluid erzielt werden. Dies wird dadurch erreicht, dass ein Rippenabstand kleiner ist als eine Rippenbreite, wobei die Rippenbreite einer Breite der Verbindungsabschnitte in der Querrichtung der Wellrippe entspricht, wobei der Rippenabstand einer Rippenteilung abzüglich der Rippenbreite entspricht und wobei die Rippenteilung einer Periodenlänge der Wellrippe entspricht und dass eine Kiemenflankenbreite größer ist als das Zweifache der Wandstärke der Wellrippe, wobei die Kiemenflankenbreite der Breite der Kiemen in einer Richtung quer, insbesondere senkrecht, zu der jeweiligen Flanke entspricht. Auf diese Weise wird erreicht, dass die Verbindungsabschnitte an der Oberseite der Wellrippe und an der Unterseite der Wellrippe verlaufen und einen großen Teil der Fläche der Oberseite und der Unterseite einnehmen, so dass die Wellrippe eine große Wärmeübertragungsfläche zu den Heizelementen aufweist. Dadurch das die Kiemenflankenbreite größer ist als das Zweifache der Wandstärke der Wellrippe wird eine gute Homogenisierung der Strömung des Fluids, welches durch die Wellrippe strömt, erzielt, so dass die Wärmeübertragung von der Wellrippe zu dem Fluid besonders effektiv erfolgen kann.
  • In der Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen wird die Breite der Verbindungsabschnitte über das Außenmaß der Verbindungsabschnitte gemessen, das heißt die Wandstärke der Flanken zählt zu der Breite der Verbindungsabschnitte dazu.
  • In der Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen wird unter der Periodenlänge der Wellrippe eine Strecke in Querrichtung der Wellrippe verstanden, nach der sich die Formgebung der Wellrippe wiederholt.
  • Eine günstige Möglichkeit sieht vor, dass der Rippenabstand kleiner ist als das Dreifache der Kiemenflankenbreite, besonders günstig kleiner als das Zweifache der Kiemenflankenbreite und am günstigsten kleiner als die Kiemenflankenbreite. Dadurch kann eine besonders große Wärmeübertragungsfläche zu den Heizelementen gebildet werden, bei gleichzeitig großer Wärmeübertragungsfähigkeit zu dem die Wellrippe durchströmenden Fluid.
  • Eine weitere günstige Möglichkeit sieht vor, dass an den Verbindungsabschnitten Anlageflächen gebildet sind. An den Anlagenflächen können beispielsweise die Heizelemente anliegen und die Wärme auf die Wellrippe übertragen.
  • Eine besonders günstige Möglichkeit sieht vor, dass die Verbindungsabschnitte gebogen verlaufen, wobei die Verbindungsabschnitte in einem Mittenbereich einen größeren Radius aufweisen als in Randbereichen, an denen die Verbindungsabschnitte in die Flanken übergehen. Auf diese Weise kann ein großer Teil der Verbindungsabschnitte tatsächlich als Anlagefläche dienen, so dass die Wärmeübertragungsfläche zwischen den Heizelementen und der Wellrippe besonders groß ist.
  • Vorteilhaft ist es, wenn der Radius im Randbereich kleiner als 0,5 mm ist. Dadurch kann ein besonders großer Teil der Verbindungsabschnitte tatsächlich als Anlagefläche dienen, so dass die Wärmeübertragungsfläche zwischen den Heizelementen und der Wellrippe besonders groß ist.
  • Eine vorteilhafte Lösung sieht vor, dass benachbarte Flanken zueinander geneigt angeordnet sind. Auf diese Weise kann erzielt werden, dass die Verbindungsabschnitte der Wellrippe besonders dicht aufeinander folgen, so dass möglichst große Flächen als Kontaktfläche zu den Heizelementen an der Oberseite und an der Unterseite in der Wellrippe gebildet sind.
  • Eine weitere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die Kiemen an den Flanken in Längsrichtung der Wellrippe hintereinander angeordnet sind. Auf diese Weise kann über die ganze Länge der Flanken in Längsrichtung ein fluidischer Austausch zwischen den durch die Wellrippe gebildeten Strömungskanälen erzielt werden. Dadurch kann eine besonders gute Homogenisierung der Strömung des die Wellrippe durchströmenden Fluids erzielt werden, wodurch wiederum die Wärmeübertragung zwischen dem Fluid und der Wellrippe besonders gut ist.
  • Eine weitere besonders vorteilhafte Lösung sieht vor, dass benachbarte Kiemen durch einen Schlitz voneinander getrennt sind und durch Verdrehen der dadurch gebildeten Stege gebildet sind. Dies ist eine einfach zu fertigende Möglichkeit zur Bildung der Kiemen. Die Kiemen stehen dadurch schräg zu der Strömungsrichtung des die Wellrippe durchströmenden Fluids und ragen über die Wandstärke der Flanken der Wellrippe hinaus, so dass die Kiemen Fluid aus der Fluidströmung abschöpfen und einem benachbarten Strömungskanal zuführen können, so dass ein besonders guter Wärmeaustausch zwischen der Wellrippe und dem Fluid möglich ist.
  • Eine günstige Variante sieht vor, dass eine Drehrichtung der Stege der Kiemen variiert, insbesondere dass die Drehrichtung der Stege in einer Hälfte der Wellrippe bezogen auf eine Längsrichtung entgegengesetzt zu der Drehrichtung der Stege in der anderen Hälfte der Wellrippe ist. Auf diese Weise kann ein besonders günstiger Austausch des Fluids zwischen benachbarten Strömungskanälen durch die Wellrippe erzielt werden, wodurch wiederum der Wärmeaustausch zwischen der Wellrippe und dem die Wellrippe durchströmenden Fluid verbessert wird.
  • Eine weitere günstige Variante sieht vor, dass die Stege um einen Kiemenwinkel zwischen 10° und 40°, vorzugsweise zwischen 15° und 35 °, besonders bevorzugt zwischen 20° und 30° verdreht sind. Auf diese Weise kann das Abschöpfen des Fluids besonders einfach ermöglicht werden. In der Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen wird unter einem Kiemenwinkel ein Winkel des Steges zu der Flanke oder zu der Längsrichtung der Wellrippe verstanden.
  • Eine vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, dass eine Rippenhöhe größer ist als das Zweifache der Rippenbreite, wobei die Rippenhöhe durch einen Abstand der Oberseite zu der Unterseite der Wellrippe gegeben ist. Dadurch ergibt sich eine besonders günstige Geometrie der Wellrippe.
  • Die Erfindung beruht ferner auf dem allgemeinen Gedanken einen Wärmeübertrager mit einer Wellrippe gemäß der vorstehenden Beschreibung vorzusehen, wobei die Wärmequelle und/oder Senke an einer Unterseite oder Oberseite der mindestens einen Wellrippe angeordnet ist. Auf diese Weise kann Wärme von der Wärmequelle und/oder Senke zu einem die Wellrippe durchströmenden Fluid übertragen werden oder umgekehrt.
  • Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, dass der Wärmeübertrager mindestens zwei Wellrippen aufweist und dass die Wärmequelle und/oder Senke zwischen jeweils zwei Wellrippen angeordnet ist. Auf diese Weise kann Wärme zwischen der Wärmequelle und/oder -Senke und den Wellrippen besonders gut geleitet werden, so dass die Wärmeübertragung zwischen der Wärmequelle und/oder -senke und dem die Wellrippen durchströmenden Fluid besonders günstig erfolgen kann.
  • Eine weitere besonders vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, dass die Wärmequelle und/oder -senke durch ein von einer Flüssigkeit durchströmtes Rohr, insbesondere Ovalrohr oder Flachrohr gebildet ist. Dadurch kann Wärme, beispielsweise von einem das Rohr durchströmenden Kühlmittel oder Wärmemittel, auf das die Wellrippe durchströmende Fluid übertragen werden, oder umgekehrt.
  • Eine günstige Lösung sieht vor, dass die Wärmequelle und/oder -senke durch ein elektrisches Heizelement gebildet ist. Auf diese Weise kann durch elektrische Energie erzeugte Wärme auf das die Wellrippe durchströmende Fluid übertragen werden.
  • Des Weiteren beruht die Erfindung auf dem allgemeinen Gedanken eine Wellrippe gemäß der vorstehenden Beschreibung herzustellen, wobei die Wellrippe in einem Endlosverfahren mit einer Walze vorgeformt wird und in einem Nachbearbeitungsschritt die Wellrippe an die endgültige Form angepasst wird. Die Herstellung im Endlosverfahren mit einer Walze ist besonders günstig, jedoch lässt sich allein durch eine Formung mittels einer Walze die gewünschte Form der Wellrippe nicht erzielen, so dass eine Nachbearbeitung der Wellrippe nötig ist. Insbesondere das Ausformen der Verbindungsabschnitte und das Zurechtschneiden auf die benötigen Maße.
  • Eine weitere günstige Lösung sieht vor, dass bei dem Vorformen der Wellrippe die Kiemen in den Flanken gebildet werden und dass bei dem Vorformen die Verbindungsabschnitte mit einem kleineren Radius ausgebildet werden, der im Nachbearbeitungsschritt vergrößert wird. Auf diese Weise werden die wichtigsten Merkmale der Wellrippe durch das Vorformen gebildet. Der darauf folgende Nachbearbeitungsschritt dient dann lediglich der Anpassung an das jeweilige Heizelement. Insbesondere ist eine Anpassung an eine gewölbte oder gebogene Oberfläche des elektrischen Heizelements möglich.
  • Eine besonders günstige Lösung sieht vor, dass bei dem Nachbearbeitungsschritt die endgültigen Winkel der Flanken zueinander und zu den Verbindungsabschnitten eingestellt werden. Auf diese Weise lässt sich besonders einfach die gewünschte Form der Wellrippe erzielen.
  • Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
  • Es zeigen, jeweils schematisch,
  • 1 eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Wellrippe,
  • 2 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Wellrippe,
  • 3 eine Detaildarstellung des Bereichs A aus 2,
  • 4 eine Schnittdarstellung entlang der Schnittebene B-B durch die Wellrippe aus 1,
  • 5 eine Schnittdarstellung durch einen erfindungsgemäßen Wärmeübertrager mit drei erfindungsgemäßen Wellrippen,
  • 6 eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Wärmeübertragers,
  • 7 eine Seitenansicht in Längsrichtung auf eine Wellrippe vor und nach einem Nachbearbeitungsschritt,
  • 8 eine Seitenansicht entlang der Längsrichtung einer zweiten Ausführungsform der Wellrippe und
  • 9 eine Seitenansicht in Längsrichtung einer dritten Ausführungsform der Wellrippe.
  • Eine in 1 dargestellte Wellrippe 10 wird für einen Wärmeübertrager 12 verwendet. Insbesondere für einen Wärmeübertrager 12, welcher Wärme von einer Wärmequelle und/oder -senke 13, beispielsweise von einem Heizelement 14, insbesondere elektrischen Heizelement 14, auf ein die Wellrippe 10 durchströmendes Fluid 16 überträgt. Solche Wärmeübertrager 12 werden insbesondere zur Innenraumbeheizung von energieeffizienten Fahrzeugen benötigt, bei welchem die Abwärme des Antriebs nicht ausreicht, um die Fahrgastzelle zu beheizen. Solche energieeffizienten Fahrzeuge sind beispielsweise Hybridfahrzeuge, insbesondere Plug-In-Hybridfahrzeuge mit Range-Extender, Elektrofahrzeuge oder Fahrzeug mit besonders effizienten Verbrennungskraftmaschinen, wie beispielsweise Dieselmotoren.
  • Die Wellrippe 10 weist Rippen 18 auf, welche in Längsrichtung 20 durchströmbar, insbesondere von dem Fluid 16 durchströmbar sind. Die Rippen 18 sind in einer Querrichtung 22 aneinander gereiht angeordnet. Die Querrichtung 22 ist insbesondere senkrecht zur Längsrichtung 20.
  • Die Rippen 18 weisen eine Oberseite 24 und eine Unterseite 26 auf, an denen jeweils Anlagenflächen 28 gebildet sind, an welchen das Heizelement 14 angelegt werden kann, um Wärme vom Heizelement 14 auf die Wellrippe 10 zu übertragen.
  • Die Wellrippe 10 weist mehrere Flanken 30 auf, welche von der Oberseite 24 zu der Unterseite 26 verlaufen. Die Flanken 30 stehen dann im Kontakt zu dem Fluid 16, welches die Wellrippe 10 durchströmt. Zwischen den Flanken 30 sind Strömungskanäle 32 gebildet, durch welche das Fluid 16 die Wellrippe 10 durchströmen kann.
  • Die Flanken 30 sind jeweils mit mindestens einer weiteren Flanke 30 verbunden, die meisten Flanken, welche nicht am Rand angeordnet sind, sind mit jeweils zwei weiteren Flanken 30 verbunden, wobei die Flanken 30 an einer Seite (Oberseite 24 oder Unterseite 26) mit einer weiteren Flanke 30 verbunden und an der anderen Seite mit einer anderen Flanke 30 verbunden. Auf diese Weise sind mehrere Flanken 30 aneinander gereiht miteinander verbunden.
  • Die Flanken 30 sind durch Verbindungsabschnitte 34 miteinander verbunden. Die Verbindungsabschnitte 34 erstrecken sich von einer Flanke 30 zu einer benachbarten, mit der einen Flanke 30 verbundenen, weiteren Flanke 30. Die Verbindungsabschnitte 34 verlaufen dadurch entweder an der Oberseite 24 oder an der Unterseite 26 und bilden dabei die Anlagenflächen 28, an welchen die Heizelemente 14 angelegt werden können. Über die Verbindungsabschnitte 34 kann die Wärme von den Heizelementen 14 auf die Flanken 30 übertragen werden, welche wiederum die Wärme an das Fluid 16 abgeben können. Die Verbindungsabschnitte 34 begrenzen ebenfalls die Strömungskanäle 32, so dass die Strömungskanäle 32 einen im Wesentlichen dreieckigen Querschnitt aufweisen.
  • Die Verbindungsabschnitte 34 weisen eine Breite 36 auf, welche in Querrichtung 22 der Wellrippe 10 gemessen wird. Die Breite 36 der Verbindungsabschnitte 34 ist über das Außenmaß definiert. Folglich zählt eine Wandstärke 38 der Flanken 30 zu der Breite 36 der Verbindungsabschnitte 34 hinzu. Die Breite 36 der Verbindungsabschnitte 34 wird auch Rippenbreite 36 genannt.
  • Die Verbindungsabschnitte 34 verlaufen gebogen. Dabei weisen die Verbindungsabschnitte in einem Mittenbereich 35 einen Mittenradius auf und im Randbereich 37, in welchem die Verbindungsabschnitte 34 in die Flanken 30 übergehen, einen Randradius auf. Der Mittenradius ist deutlich größer als der Randradius, so dass in dem Mittenbereich 35 die Anlagenflächen 28 gebildet sind.
  • Der Mittenradius des Verbindungsabschnitts liegt vorzugsweise in einem Bereich von 2 mm bis unendlich. Es ist also möglich, dass der Verbindungsabschnitt im Mittenbereich auch gerade verlaufen. Der endgültige Radius im Mittenbereich ergibt sich jedoch erst im verbauten zustand, d.h. unter Einwirkung der Verspannung im verbauten Zustand. Beispielsweise werden die Mittenbereiche 35 der Verbindungsabschnitte 34 durch die an die Wellrippe 10 angelegte Wärmequelle und/oder -senke 13 angepasst, so dass sich die Verbindungsabschnitte 34 flächig an die Wärmequelle und/oder -senke 13 anlegen.
  • Der Verlauf einer einzelnen Rippe 18 der Wellrippe 10 beginnt mit einer ersten Flanke 40, welche sich von der Unterseite 26 zu der Oberseite 24 erstreckt und an der Oberseite 24 in einen Verbindungsabschnitt 34 übergeht.
  • Der Verbindungsabschnitt 34 erstreckt sich an der Oberseite 24 im Wesentlichen parallel zu der Querrichtung 22 bis zu einer zweiten Flanke 42. Die zweite Flanke 42 erstreckt sich von dem Verbindungsabschnitt 34 an der Oberseite 24 bis zur Unterseite 26 wo die zweite Flanke 42 in einen weiteren Verbindungsabschnitt 34 übergeht. Eine Rippe der Wellrippe ist somit durch zwei Flanken 30 und zwei Verbindungsabschnitte 34 definiert.
  • Ein Rippenabstand 44 ist definiert als ein Abstand zwischen der ersten Flanken 40 und der zweiten Flanke 42 an der Unterseite 26 der Wellrippe. Die Flanken 30 verlaufen im Winkel zueinander, wobei zwei miteinander verbundene Flanken 30 an dem Verbindungsabschnitt 34 einen größeren Abstand voneinander aufweisen als an der anderen Seite der Wellrippe 10, an der die Flanken 30 den Rippenabstand 44 zueinander aufweisen. Erfindungsgemäß ist der Rippenabstand 44 kleiner als die Rippenbreite 36. Eine Rippenteilung 46 entspricht einem Abstand zweier gleicher Punkte zwei aufeinanderfolgender Rippen 18. Also entspricht die Rippenteilung 46 einer Periodenlänge der Wellrippe 10.
  • Die Flanken 30 sind mit Kiemen 48 ausgestattet, welche in Längsrichtung 20 aneinander gereiht angeordnet sind. Die Kiemen 48 bilden Durchbrüche 50 durch die Flanken 30 durch welche Fluid zwischen zwei benachbarten Strömungskanälen 32 ausgetauscht werden kann. Dadurch wird eine gute Durchmischung des die Wellrippe durchströmenden Fluids 16 erreicht, wodurch wiederum die Wärmeübertragung zwischen der Wellrippe 10 und dem Fluid 16 verbessert wird.
  • Die Kiemen 48 sind durch Schlitze 52 in den Flanken 30 gebildet, welche in Längsrichtung 20 aneinander gereiht angeordnet sind. Zwischen den Schlitzen 52 sind Stege 54 gebildet, welche um die eigene Achse verdreht werden, so dass die Stege 54 aus einer Flankenfläche 56 hervorstehen und somit die Durchbrüche 50 durch die Flanken 30 bilden. Dadurch dass die Stege 54 der Kiemen 48 aus den Flankenflächen 56 vorstehen, können die Kiemen Fluid 16 aus den Strömungskanälen 32 abschöpfen und in den benachbarten Strömungskanal 32 einleiten.
  • Die Kiemen 48 sind um einen Kiemenwinkel 58 gegenüber der Flankenfläche 56, also gegenüber der Längsrichtung 20 geneigt. Vorzugsweise liegt der Kiemenwinkel 58 in einem Bereich von 15° bis 35°.
  • Um den Austausch des Fluids zwischen den Strömungskanälen 32 zu verbessern kann die Drehrichtung, in welcher die Stege 54 der Kiemen verdreht sind über die Länge der Wellrippe 10 variieren. Beispielsweise sind die Kiemen 48 auf einer Hälfte der Wellrippe in die eine Richtung gedreht und in der anderen Hälfte der Wellrippe in die andere Richtung gedreht.
  • Durch den Abstand der Schlitze 52 zueinander und den Kiemenwinkel 58 bezüglich der Längsrichtung 20 ist eine Kiemenflankenbreite 60 der Kiemen 48 bestimmt. Die Kiemenflankenbreite 60 ist dabei gegeben durch die Ausdehnung der Kiemen 48 in einer Richtung senkrecht zu der Flankenfläche 56.
  • Erfindungsgemäß ist der Rippenabstand 44 kleiner als das Zweifache der Kiemenflankenbreite. Die Kiemenflankenbreite ist erfindungsgemäß größer als das Zweifache der Wandstärke 38 der Flanke 30.
  • Ein in 5 dargestellter Wärmeübertrager 12 weist mehrere, beispielsweise drei Wellrippen 10 auf, wobei zwischen jeweils zwei Wellrippen 10 eine Wärmequelle und/oder -Senke 13 angeordnet ist und somit in Wärmekontakt mit der Anlagefläche 28 der Wellrippen steht und somit Wärme auf die Wellrippen 10 und damit auf Fluid 16, welches die Wellrippe 10 durchströmt, und umgekehrt übertragen kann. Dadurch dass die Wärmequelle und/oder -Senke 13 zwischen zwei Wellrippen 10 angeordnet ist, kann die Wärme von den Heizelementen 14 besonders effektiv auf die Wellrippen 10 und damit auf das Fluid 16 übertragen werden. Bei der in 5 dargestellten Variante ist die Wärmequelle und/oder -Senke 13 durch ein Rohr, insbesondere Flachrohr gebildet, durch welches ein Heizfluid geleitet werden kann, um die Wellrippe 10 aufzuheizen.
  • Bei einer in 6 dargestellten Variante ist die Wärmequelle und/oder -Senke 13 durch ein Heizelement 14, insbesondere ein elektrisches Heizelement, gebildet, welches elektrische Energie in Wärme umwandelt, um die Wellrippe 10 und damit das Fluid 16 zu erwärmen.
  • Die Wellrippe 10 wird zunächst in einem Endlosverfahren mittels einer Walze hergestellt. Durch die Walze werden die Flanken 30 und die Verbindungsabschnitte 34 gebildet, wobei die Verbindungsabschnitte 34 mit einem zu kleinen Mittenradius 35 ausgebildet werden und die Flanken 30 noch im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Dadurch kann die Wellrippe aus der Walze entnommen werden. Bei der Vorformung der Wellrippe 10 durch die Walze werden ebenfalls die Kiemen 48 in die Flanken 30 eingebracht.
  • In einem weiteren Nachbearbeitungsschritt wird die Wellrippe 10 in die endgültige Form gebracht, das heißt die Verbindungsabschnitte 34 werden entsprechend umgeformt, dass der Mittenradius vergrößert wird und insbesondere größer ist als der Randradius 37. Bei dem Nachbearbeitungsschritt wird die Wellrippe 10 auch an die Größe des Wärmeübertragers 12 angepasst.
  • Eine in 8 dargestellte zweite Ausführungsform der Wellrippe 10 unterscheidet sich von der in den 1 bis 7 dargestellten ersten Ausführungsform der Wellrippe dadurch, dass der Rippenabstand 44 Null ist, das heißt, dass sich aneinander liegende Flanken 30 an der nicht verbundenen Seite berühren.
  • Im Übrigen stimmt die in 8 dargestellte zweite Ausführungsform der Wellrippe 10 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den 1 bis 7 dargestellten ersten Ausführungsform überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
  • Eine in 9 dargestellte dritte Ausführungsform der Wellrippe 10 unterscheidet sich von der in den 1 bis 7 dargestellten ersten Ausführungsform der Wellrippe 10 dadurch, dass der Rippenabstand 44 ungefähr der Kiemenflankenbreite 60 entspricht.
  • Im Übrigen stimmt die in 9 dargestellte dritte Ausführungsform der Wellrippe 10 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den 1 bis 7 dargestellten ersten Ausführungsform der Wellrippe 10 überein, auf deren vorstehend Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
  • 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 102009021179 A1 [0003]
    • EP 2049860 B1 [0004]
    • DE 102007048307 [0005]

Claims (14)

  1. Wellrippe (10) für einen Wärmeübertrager (12), mit Rippen (18), die in einer Querrichtung (22) der Wellrippe (10) aneinander gereiht angeordnet sind und in einer Längsrichtung (20) durchströmbar sind, wobei die Rippen (18) Flanken (30) aufweisen, die quer zu der Querrichtung (22) von einer Oberseite (24) der Wellrippe (10) zu einer Unterseite (26) der Wellrippe (10) verlaufen, die durch Verbindungsabschnitte (34) miteinander verbunden sind und die Kiemen (48) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, – dass ein Rippenabstand (44) kleiner ist als eine Rippenbreite (36), wobei die Rippenbreite (36) einer Breite der Verbindungsabschnitte (34) in der Querrichtung (22) der Wellrippe (10) entspricht, wobei der Rippenabstand (44) einer Rippenteilung (46) abzüglich der Rippenbreite (36) entspricht und wobei die Rippenteilung (46) einer Periodenlänge der Wellrippe (10) entspricht, – dass eine Kiemenflankenbreite (60) größer ist als das Zweifache der Wandstärke (38) der Wellrippe (10), wobei die Kiemenflankenbreite (60) der Breite der Kiemen (48) in einer Richtung quer, insbesondere senkrecht, zu der jeweiligen Flanke (30) entspricht.
  2. Wellrippe nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Rippenabstand (44) kleiner ist als das Dreifache der Kiemenflankenbreite (60), besonders günstig kleiner als das Zweifache der Kiemenflankenbreite (60) und am günstigsten kleiner als die Kiemenflankenbreite (60).
  3. Wellrippe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an den Verbindungsabschnitten (34) Anlageflächen (28) gebildet sind.
  4. Wellrippe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsabschnitte (34) gebogen verlaufen, wobei die Verbindungsabschnitte (34) in einem Mittenbereich (35) einen größeren Radius aufweisen als in Randbereichen (37), an denen die Verbindungsabschnitte (34) in die Flanken (30) übergehen.
  5. Wellrippe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Flanken (30) zueinander geneigt angeordnet sind.
  6. Wellrippe nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, – dass die Kiemen (48) an den Flanken (30) in Längsrichtung (20) der Wellrippe (10) hintereinander angeordnet sind, und/oder – dass benachbarte Kiemen (48) durch einen Schlitz (52) voneinander getrennt sind und durch Verdrehen der dadurch gebildeten Stege (54) gebildet sind.
  7. Wellrippe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehrichtung der Stege (54) der Kiemen (48) variiert, insbesondere, dass die Drehrichtung der Stege (54) in einer Hälfte der Wellrippe (10) bezogen auf eine Längsrichtung (20) entgegengesetzt zu der Drehrichtung der Stege (54) in der anderen Hälfte der Wellrippe (10) ist.
  8. Wellrippe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rippenhöhe größer ist als das zweifache der Rippenbreite (36), wobei die Rippenhöhe durch einen Abstand der Oberseite (24) zu der Unterseite (26) der Wellrippe (10) definiert ist.
  9. Wärmeübertrager mit mindestens einer Wellrippe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, und einer Wärmequelle und/oder -senke (13), dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmequelle und/oder -senke (13) an einer Unterseite (26) oder Oberseite (24) der mindestens einen Wellrippe (10) angeordnet ist.
  10. Wärmeübertrager nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübertrager (12) mindestens zwei Wellrippen (10) aufweist, und dass die Wärmequelle und/oder -senke (13) zwischen jeweils zwei Wellrippen (10) angeordnet ist.
  11. Wärmeübertrager nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, – dass die Wärmequelle und/oder -senke (13) durch ein flüssigkeitsdurchströmtes Rohr, insbesondere Ovalrohr oder Flachrohr, gebildet ist oder – dass die Wärmequelle und/oder -senke (13) durch ein elektrisches Heizelement (14) gebildet ist.
  12. Verfahren zur Herstellung einer Wellrippe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, – dass die Wellrippe (10) in einem Endlosverfahren mit einer Walze vorgeformt wird, und – dass in einem Nachbearbeitungsschritt die Wellrippe (10) an die endgültige Form angepasst wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, – dass bei dem Vorformen der Wellrippe (10) die Kiemen (48) in den Flanken (30) gebildet werden, und – dass bei dem Vorformen die Verbindungsabschnitte (34) mit einem kleineren Radius ausgebildet werden, der im Nachbearbeitungsschritt vergrößert wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Nachbearbeitungsschritt die endgültigen Winkel der Flanken (30) zueinander und zu den Verbindungsabschnitten (34) eingestellt werden.
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