DE102015000385B4

DE102015000385B4 - Wärmetauscher, insbesondere zum Aufnehmen von Erdwärme

Info

Publication number: DE102015000385B4
Application number: DE102015000385.2A
Authority: DE
Inventors: Hans Holzammer
Original assignee: Geocollect GmbH
Current assignee: Geocollect De GmbH
Priority date: 2015-01-13
Filing date: 2015-01-13
Publication date: 2021-09-30
Anticipated expiration: 2035-01-14
Also published as: DE102015000385A1

Abstract

Wärmetauscher, enthaltend einen zwischen einer insgesamt flächigen Oberschale (22; 122) und einer insgesamt flächigen Unterschale (24; 124) ausgebildeten Innenraum, der einen von einem Einlassanschluss (30) zu einem Auslassanschluss (32) des Wärmetauschers führenden Flüssigkeitspfad bildet,wobeidie Oberschale (22; 122) und die Unterschale (24; 124) gewellt ausgebildet sind, wodurch sich abwechselnd in einer Längsrichtung des Wärmetauschers hintereinander angeordnete Scheitelbereiche (18) und Talbereiche (20), die sich jeweils senkrecht zu der Längsrichtung des Wärmetauschers von einem Längsrand (10) zum gegenüberliegenden Längsrand (12) des Wärmetauschers erstrecken, bilden, wobei die Scheitelbereiche der Oberschale (22) jeweils über den Scheitelbereichen der Unterschale (24) und die Talbereiche der Oberschale (22) jeweils über den Talbereichen der Unterschale (24) angeordnet sind, so dass die Projektion des Flüssigkeitspfads auf eine zu einer Erstreckungsebene des Wärmetauschers senkrechten und zu der Längsrichtung parallelen Projektionsebene wellenförmig ist,wobei die Oberschale (22) und die Unterschale (24) derart geformt sind, dass der zwischen ihnen gebildete Flüssigkeitspfad zwei sich gegenüberliegende in der Längsrichtung verlaufende Reihen von einander benachbarten Durchlässen (36), die Kehren des Flüssigkeitspfades bilden, enthält und jeweils von einer nten Kehre der einen Reihe zu einer nten Kehre der gegenüberliegenden Reihe und von dort zu einer (n+1)ten Kehre der einen Reihe führt, wobei die Kehren der einen Reihe bezogen auf eine Erstreckungsfläche des Wärmetauschers auf einem von einem Niveau der Kehren der anderen Reihe verschiedenen Niveau angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere zum Aufnehmen von Erdwärme. Solche Wärmetauscher werden beispielsweise in Erdwärmepumpen eingesetzt und dienen dazu, Erdwärme auf eine durch einen Flüssigkeitspfad innerhalb des Wärmetauschers strömende Arbeitsflüssigkeit zu übertragen, die infolge der Erwärmung mittels der Erdwärme verdampft. Der Dampf der Arbeitsflüssigkeit wird von einer Pumpe komprimiert und der komprimierte Dampf kondensiert in einem Verdampfer, der Wärmeenergie an eine Umgebung, beispielsweise zum Heizen eines Hauses, abgibt.
Aus dem DE 75 18 268 U ist ein Wärmetauscher bekannt, der aus zwei rechteckförmigen, aufeinanderliegenden und an ihren Längs- und Querrändern miteinander verschweißten Kunststofffolien besteht, die parallel zu den Querrändern unter gegenseitigem Abstand von Längsrand zu Längsrand verlaufende Abschweißungen zwischen den beiden Folien enthält, die abwechselnd an dem einen oder anderen Längsrand beginnen und kurz vor dem jeweilig gegenüberliegenden Längsrand enden. Auf diese Weise wird ein mäanderfönniger Flüssigkeitspfad erzielt, der einen an dem Wärmetauscher ausgebildeten Einlassanschluss mit einem ebenfalls an dem Wärmetauscher ausgebildeten Auslassanschluss verbindet.
Weitere Wärmetauscher sind aus der DE 32 17 471 A1 , CH 277 448 A , der DE 28 01 076 C3 , der US 5 359 989 A , der DE 10 19 329 A , und der DE 31 42 028 A1 bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher zu schaffen, der bezogen auf seine Abmessungen ein hohes Wärmetauschvermögen aufweist.
Diese Aufgabe wird mit einem Wärmetauscher gemäß dem Anspruch 1 oder 6 gelöst.
Der Anspruch 1 kennzeichnet eine Ausführungsform, bei der der Flüssigkeitspfad, aufgrund der Anordnung der Durchlässe mäanderförmig verläuft und, wellenförmig ist. Mit den Merkmalen des Anspruchs 1 wird ein intensiver Wärmetausch erzielt.
Der Anspruch 6 ist auf eine Ausführungsform des Wärmetauschers gerichtet, bei dem der wellige Flüssigkeitspfad nicht mäanderförmig ist, sondern durch mehrere nebeneinander angeordnete und nicht notwendigerweise voneinander getrennte Strömungswege gebildet ist, deren Längen etwa gleich sind. Damit wird unter Nutzung des sogenannten Tichelmann-Prinzips ein kleiner Strömungswiderstand des Wärmetauschers bei gleichzeitig gutem Wärmetauschvermögen erzielt.
Die Unteransprüche sind auf vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Wärmetauschers gerichtet.
Mit den Merkmalen der Ansprüche 3 und 10 wird die mechanische Stabilität des Wärmetauschers verbessert, die Höhe des zwischen der Oberschale und der Unterschale ausgebildeten Flüssigkeitspfades festgelegt und eine gute Verwirbelung der Flüssigkeit erzielt, was den Wärmetausch begünstigt.
Der Anspruch 11 kennzeichnet eine vorteilhafte Geometrie des Wärmetauschers.
Die Ansprüche 2 und 4 kennzeichnen eine vorteilhafte Anordnung der Durchlässe bzw. Kehren des mäanderförmigen Flüssigkeitspfades.
Mit dem im Anspruch 5 gekennzeichneten Bypasskanal wird eine sichere Entlüftung des Wärmetauschers möglich.
Der Anspruch 7 kennzeichnet eine vorteilhafte Konstruktion des Wärmetauschers gemäß Anspruch 6.
Der Anspruch 8 ist auf eine vorteilhafte Anordnung der Vorsprünge gerichtet.
Mit den Merkmalen des Anspruchs 9 wird die Verwirbelung der durch den Wärmetauscher strömenden Flüssigkeit vergrößert, wodurch das Wärmetauschvermögen günstig beeinflusst wird.
Mit den Merkmalen des Anspruchs 12 wird das Wärmetauschvermögen des Wärmetauschers verbessert.
Gemäß dem Anspruch 13 können die Oberschale und die Unterschale in einfacher Weise kostengünstig beispielsweise durch Tiefziehen oder Spritzgießen hergestellt werden.
Gemäß dem Anspruch 14 ist Polypropylen ein für den erfindungsgemäßen Wärmetauscher vorteilhafter Werkstoff.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert.
In den Figuren stellen dar:

1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers,
2 eine perspektivische Ansicht der Oberschale des erfindungsgemäßen Wärmetauschers,
3 eine perspektivische Ansicht der Unterschale des erfindungsgemäßen Wärmetauschers,
4 eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Unterschale gemäß 3,
5 eine der 2 ähnliche perspektivische Ansicht der Oberschale einer abgeänderten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wärmetauschers und
6 eine der 3 ähnliche perspektivische Ansicht der Unterschale der abgeänderten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wärmetauschers.

Gemäß 1 ist der Wärmetauscher in Aufsicht insgesamt rechteckig mit zwei voneinander abgewandten Längsrändern 10 und 12 und zwei voneinander abgewandten Querrändern 14 und 16. Der Wärmetauscher ist gewellt ausgebildet, wobei sich Scheitelbereiche 18 und Talbereiche 20 abwechseln und quer zu den Längsrändern 10 und 12 verlaufen.
Der Wärmetauscher ist aus einer Oberschale 22 und einer Unterschale 24 (3) zusammengesetzt, die jeweils mit einem umlaufenden Randflansch ausgebildet sind, wobei die Oberschale 22 und die Unterschale 24 mit ihren Randflanschen 26 und 28 unmittelbar aufeinanderliegen und die Randflansche 26 und 28 miteinander verschweißt sind. Wie in den Figuren dargestellt, lassen die aufeinanderliegenden Randflansche 26 und 28 an den querrandseitigen Endseiten des Wärmetauschers auf der Seite des Längsrandes 12 einen Einlassanschluss 30 und einen Auslassanschluss 32 frei.
Wie insbesondere aus 4 ersichtlich, gehen von dem Randflansch 26 in Längsrichtung des Wärmetauschers (Richtung vom Einlassanschluss 30 zum Auslassanschluss 32) abwechselnd vom Längsrand 12 und Längsrand 10 zur gemäß 4 Oberseite der Unterschale 24 vorspringende Rippen 34 aus. Die Oberseite der Rippen 34 ist jeweils abgeflacht. Die Rippen 34 erstrecken sich auf den Scheitelbereichen 18 und Talbereichen 20 und enden jeweils im Abstand vor dem jeweils gegenüberliegenden Längsrand, so dass zwischen jeder Rippe und dem ihr gegenüberliegenden Längsrand ein Durchlass 36 gebildet ist. Im jeweiligen Übergangsbereich zwischen der Rippe 34 und dem Randflansch 26 ist die Rippe 34 bogenförmig erweitert, so dass die gemäß 4 nach oben vorstehenden Seitenwände der Rippen 34 im Übergangsbereich 38 Leitflächen für eine weiter unten erläuterte Flüssigkeitsströmung bilden.
Zwischen den Rippen 34 ist die Unterschale 24 an ihren Schrägflächen mit gemäß 4 nach oben vorstehenden Vorsprüngen 40 ausgebildet. Weitere Vorsprünge 40 sind innerhalb der Durchlässe 36 beispielsweise in Verlängerung der jeweiligen Rippe 34 ausgebildet.
Wie aus 4 weiter ersichtlich, sind die Übergangsbereiche 38 längs des Randflansches 26 an der Seite des Längsrandes 12 verlängert, so dass zwischen den Übergangsbereichen 38 und dem Randflansch 26 ein Bypasskanal 42 ausgebildet ist, der mit den Durchlässen 36 über Durchlassöffnungen 44 verbunden ist, die in den Übergangsbereichen 38 bzw. zwischen deren aneinandergrenzende Enden ausgebildet sind.
Die gemäß 2 untere Seite der Oberschale 22 ist der in 4 im Detail dargestellten Oberseite der Unterschale 24 entsprechend ausgebildet, so dass bei Anordnung der Oberschale 22 auf der Unterschale 24 die Randflansche 26 und 28 sowie die Flachseiten der Rippen 34, der Übergangsbereiche 38 und der abgeflachten Vorsprünge in gegenseitige Anlage kommen. Die in gegenseitiger Anlage befindlichen Flächen, insbesondere die Randflansche 26 und 28 können flüssigkeitsdicht miteinander verbunden werden, beispielsweise miteinander verschweißt werden. In dem derart gebildeten Wärmetauscher ist ein Flüssigkeitsraum gebildet, dessen Höhe senkrecht zu einer Erstreckungsfläche des Wärmetauschers durch die Summe der Höhen gegeben ist, um die die Randflansche 26 und 28 sowie die Rippen 34 und die Vorsprünge 40 aus der übrigen Fläche der Oberschale bzw. der Unterschale vorstehen.
Die Funktion des Wärmetauschers wird im Folgenden anhand der 4, die bei abgenommener Oberschale 22 den durch die Unterschale 24 begrenzten Innenraum des Wärmetauschers zeigt, erläutert:

Von einer nicht dargestellten Pumpe beispielsweise eines Wärmetauschers geförderte Flüssigkeit tritt durch den Einlassanschluss 30 in den Wärmetauscher ein und durchströmt im Wesentlichen senkrecht zu dessen Längserstreckung den Bereich zwischen dem Randflansch 26 im Bereich des Querrandes 14 und dem ersten Scheitelbereich 18 (durch Pfeile angedeutet). Die Flüssigkeitsströmung strömt dann durch den Durchlass 36 im Bereich des ersten Scheitelbereiches 18 hindurch und anschließend zwischen den benachbarten Rippen 34 hindurch zum Durchlass 36 im Bereich des ersten Talbereiches 20 usw. Es entsteht eine in Aufsicht auf den Wärmetauscher mäanderförmige Strömung, die im Bereich der Durchlässe 36 ihre Richtung jeweils um etwa 180° ändert, so dass die Durchlässe Kehren der Strömung bilden.

Wie aus 4 ersichtlich, liegen die Kehren der Flüssigkeitsströmung abwechselnd in Höhe eines Scheitelbereiches und in Höhe eines Talbereiches, so dass sie bezüglich einer Erstreckungsebene des Wärmetauschers, die beispielsweise durch eine Ebene definiert ist, die die Randflansche 26 und 28 im Bereich der Querränder 14 und 16 enthält, auf unterschiedlichem Niveau angeordnet sind. Die mäanderförmige Flüssigkeitsströmung ist somit, gesehen in Richtung parallel zur Längserstreckung der Rippen 34, entsprechend der wellenförmigen Ausbildung des Wärmetauschers wellenförmig. Dadurch wird der Strömungsweg der Flüssigkeit zusätzlich verlängert, was den Wärmetausch günstig beeinflusst.
Die Vorsprünge 40 dienen nicht nur zur Stabilisierung der Verbindung zwischen Oberschale und Unterschale sondern bilden gleichzeitig Strömungshindernisse, die für eine Verwirbelung der Flüssigkeitsströmung sorgen. Diese Verwirbelung begünstigt einen intensiven Kontakt zwischen der Flüssigkeit und der Innenfläche des Wärmetauschers, wodurch das Wärmetauschvermögen verbessert wird.
Der in 1 dargestellte Wärmetauscher kann beispielsweise senkrecht im Erdreich angeordnet werden, wobei bei einer Befüllung des Raumes, in dem der Wärmetauscher positioniert ist, mit Erdreich, das Erdreich sich längs der Außenfläche des Wärmetauschers abwärts bewegen kann und dabei in dichte Anlage an den Wärmetauscher kommt.
Die Funktion des Bypasskanals 42 ist folgende:

Ein kleiner Teil der durch den Einlassanschluss 30 einströmenden Flüssigkeit strömt unmittelbar durch den Bypasskanal 42 hindurch zum Auslassanschluss 32. Bei senkrechter Anordnung des Wärmetauschers befindet sich der Bypasskanal 42 über dem restlichen mäanderförmigen Strömungsweg der Flüssigkeit. An den jeweils höchsten Stellen des mäanderförmigen Strömungsweges im Bereich der in den Talbereichen 20 angeordneten Durchlässe 36 sammelt sich eventuell in der Flüssigkeit enthaltenes Gas und tritt durch die Durchlassöffnungen 44 in den Bypasskanal aus, wo es von der dort strömenden Flüssigkeit zum Auslassanschluss transportiert wird und den Wärmetauscher verlässt. Auf diese Weise ist eine zuverlässige Entlüftung des Wärmetauschers möglich.

Die Oberschale 22 und die Unterschale 24 können aus Metall, Verbundmaterial oder Kunststoff bestehen. Insbesondere wenn sie aus Kunststoff bestehen, können sie in einfacher Weise durch Formpressen aus einer anfänglich ebenen Kunststoffplatte hergestellt werden. Die Rippen, Vorsprünge und Randflansche sind dann lediglich durch Ausbauchungen gebildet und von der Außenseite des Wärmetauschers jeweils als Einbauchungen sichtbar, wie aus 1 und 2 ersichtlich. Die Oberschale und Unterschale können auch durch Spritzgießen hergestellt werden, wobei die Rippen und Vorsprünge dann mit erhöhter Wanddicke ausgebildet sein könnten.
Ein geeigneter Werkstoff ist beispielsweise Polypropylen. Die Wandstärke der Oberschale und Unterschale kann beispielsweise 2,5 mm betragen. Die Länge des Wärmetauschers (Länge der Längsränder 10 und 12) kann beispielsweise 1 m betragen, die Länge der Querränder 14 und 16 kann beispielsweise 0,5 m betragen. Die insbesondere durch die Rippen definierte lichte Höhe des Innenraums des Wärmetauschers kann beispielsweise 6 mm betragen. Die vorstehenden Maße sind nur beispielhaft und nicht einschränkend.
Es können mehrere erfindungsgemäße Wärmetauscher parallel oder in Reihe zueinander im Erdreich angeordnet werden.
Der beispielhaft geschilderte Wärmetauscher kann vielfältig abgeändert werden. Beispielsweise kann nur die Oberschale oder nur die Unterschale mit Rippen und Vorsprüngen ausgebildet werden. Die jeweilige Gegenschale kann dann lediglich wellenförmig sein und mit der anderen Schale verbunden werden. Die Verbindung kann durch Kleben, Verschweißen usw. geschehen.
Der Bypasskanal 42 kann unmittelbar im Randflansch ausgebildet werden, wobei die Durchlassöffnungen 44 dann durch den Randflansch hindurchführen. Die in 4 dargestellten Übergangsbereiche 38 zwischen den Rippen 34 und dem Randflansch 28 müssen nicht mit den in 4 sichtbaren, etwa dreieckigen Ausnehmungen versehen sein. Die Anordnung der Anschlüsse an der Seite des Wärmetauschers, die bei seiner senkrechten Anordnung oben ist, ist nicht zwingend. Von einem oder beiden der Anschlüsse können Kanäle zum Beginn und Ende des mäanderförmigen Flüssigkeitspfades führen.
Die 5 und 6 zeigen ähnlich wie die 2 und 3 eine Oberschale 122 und eine Unterschale 124 einer abgeänderten Ausführungsform eines Wärmetauschers. Für sich entsprechende Bauteile bzw. Elemente werden die gleichen Bezugszeichen wie bei der vorstehend erläuterten Ausführungsform verwendet. Nachfolgend werden nur die Unterschiede der Ausführungsform gemäß 5 und 6 gegenüber der Ausführungsform gemäß 2 und 3 erläutert.
Der Bypasskanal 42 fehlt bei der Ausführungsform gem. 5 und 6.
Die Ausführungsform gemäß 5 und 6 unterscheidet sich von der der 2 und 3 vor allem dadurch, dass die Vorsprünge 40 anders angeordnet sind. Im dargestellten Beispiel sind dem Einlassanschluss 30 benachbart zunächst 4 Vorsprünge 40₁ im Übergangsbereich zum ersten Scheitelbereich 18₁ angeordnet. Auf dem ersten Scheitelbereich 18₁ sind drei Vorsprünge 40₂ nebeneinander angeordnet. Vor dem nächsten Scheitelbereich 18₂ sind wiederum vier Vorsprünge 40₃ nebeneinander angeordnet. Auf dem zweiten Scheitelbereich 18₂ ist eine vom gemäß 6 linken Längsrand 12 ausgehende Rippe 34 angeordnet, die im Abstand vom rechten Längsrand 10 endet. In dem einen Durchlass 36 bildenden Zwischenraum zwischen dem Ende der Rippe 34 und dem am rechten Längsrand 10 verlaufenden Randflansch 28 ist ein weiterer Vorsprung 40₄ angeordnet. Alle nachfolgenden Scheitelbereiche 18 sind in ihrem mittleren Bereich mit Rippen 134 versehen. Zwischen den Rippen 134 und den Längsrändern 10 und 12 ist jeweils ein weiterer Vorsprung 40a und 40b ausgebildet.
Die gemäß 6 auf den dem Scheitelbereich 18₂ folgenden Scheitelbereichen 18 angeordneten Vorsprünge 40a und 40b sind jeweils parallel zu den Längsrändern hintereinander angeordnet. Auch die in den Übergangsbereichen zwischen den Talbereichen 20 und den Scheitelbereichen 18 angeordneten Vorsprünge 40 sind hintereinander angeordnet, so dass die Vorsprünge 40 insgesamt mehrere in Erstreckungsrichtung der Scheitelbereiche 18 benachbarte senkrecht zur Erstreckung der Scheitelbereiche 18 bzw. in Längsrichtung des Wärmetauschers verlaufende Reihen bilden. Insgesamt entstehen dadurch nebeneinander angeordnete Strömungswege A, B, C und D, die vom Einlassanschluss 30 zum Auslassanschluss 32 führen. Mit der Rippe 34 auf dem Scheitelbereich 18₂ wird erreicht, dass die gesamte Strömung vom Einlassanschluss 30 zu dem zwischen dem freien Ende der Rippe 34 und dem Randflansch 28 ausgebildeten Durchlass 36 geleitet wird, der an der dem Längsrand 10 zugewandten Seite des Wärmetauschers ist, d.h., an der dem Einlassanschluss 30 gegenüberliegenden Seite angeordnet ist. Die von diesem Durchlass 36 ausgehenden Strömungswege haben etwa gleiche Längen, unabhängig von ihrem Abstand zu den Längsrändern 10 und 12. Da die Strömungswege der Flüssigkeit von dem Einlassanschluss zum Durchlass 36 gleiche Längen haben, haben alle Strömungswege von dem Einlassanschluss 30 zum Auslassanschluss 32, obwohl beide auf derselben Seite des Wärmetauschers angeordnet sind, gleiche Längen. Die in den mittleren Bereichen der Scheitelbereiche 18 angeordneten Rippen 134 dienen der zusätzlichen Verwirbelung der Flüssigkeit.
Die Oberschale 122 ist der Unterschale 124 entsprechend mit Vorsprüngen und Rippen ausgebildet. Die Randflansche 26 und 28 der Oberschale 22 und der Unterschale 24 sind, wie bei der Ausführungsform gemäß 2 und 3 miteinander verschweißt. Zusätzlich sind die Oberschale und die Unterschale vorteilhafterweise im Bereich ihrer Vorsprünge bzw. Rippen miteinander verschweißt. Wie aus 5, in der die Vorsprünge bzw. Rippen als Eindrückungen sichtbar sind, ersichtlich, sind auch die in 6 nicht sichtbaren Übergangsbereiche zwischen den Scheitelbereichen 18 und den Talbereichen 20 mit Vorsprüngen versehen.
Die beispielhaft beschriebene Anordnung der Vorsprünge 40 und Rippen 34, 134 kann in vielfältigerweise abgeändert werden. Beispielsweise kann bereits der erste, auf den Einlassanschluss 30 folgende Scheitelbereich 18 mit der vom linken Längsrand 12 ausgehenden Rippe 34 versehen sein und alle sich anschließenden Scheitelbereiche und Talbereiche können mit mittleren Rippen 134 und zwischen diesen und dem Randflansch angeordneten Vorsprüngen ausgebildet sind. Desweiteren können die mittleren Rippen 134 fehlen und durch einen oder mehrere weitere Vorsprünge ersetzt sein. Alternativ oder zusätzlich können die Vorsprünge parallel zu den Längsrändern 10 und 12 mehr oder weniger lang ausgebildet sein oder sogar durchgehende Längswände bilden, sodass die nebeneinander angeordneten Strömungswege mehr oder weniger voneinander getrennt sind. Durch die Anordnung der Vorsprünge und Rippen derart, dass jeder oder möglichst viele der vom Einlassanschluss 30 zum Auslassanschluss 32 führenden Strömungswege A, B, C, D die gleiche Länge haben, wird ein minimaler Strömungswiderstand erreicht und wird der Innenraum des Wärmetauschers optimal für die Flüssigkeitsströmung und den Energieaustausch mit der Außenseite des Wärmetauschers genutzt.
Der Durchlass 36 muss nicht auf einem Scheitelbereich 18 angeordnet sein, sondern kann auch in einem Talbereich 20 oder zwischen einem Scheitelbereich und einem Talbereich angeordnet sein. Auch die Rippen 134 oder Vorsprünge 40 müssen nicht auf einem Scheitelbereich oder Talbereich angeordnet sein.
Die Ausführungsform gemäß 5 kann auch derart abgeändert werden, dass ihr Innenraum im Wesentlichen nur einen Flüssigkeitspfad für die vom Flüssigkeitseinlass 30 zum Flüssigkeitsauslass 32 führende Flüssigkeitsströmung bildet, die in Längsrichtung wellig verläuft und zu deren Verwirbelung zumindest die Oberschale oder die Unterschale mit in den Innenraum des Wärmetauschers einragenden Vorsprüngen versehen ist, die nicht wohlgeordnet in Reihen angeordnet sind
Vorteilhaft ist weiterhin, eine Ausbildung der Vorsprünge bzw. Rippen derart, dass der Abstand zwischen den Innenseiten der Oberschale 22 und der Unterschale 24 mit zunehmender Entfernung vom Einlassanschluss 30 abnimmt, sodass die Strömungsgeschwindigkeit entsprechend mit zunehmendem Abstand vom Einlassanschluss 30 zunimmt. Dadurch wird der Wärmetausch zwischen der durch den Wärmetauscher strömenden Flüssigkeit und der Außenseite des Wärmetauschers verbessert. Dies ist auch bei der Ausführungsform gemäß 2 und 3 vorteilhaft.
Die vorstehend beispielhaft erläuterten Merkmale der Wärmetauscher können miteinander kombiniert werden, z.B. kann nur ein Teil des Flüssigkeitspfades mäanderförmig sein.
Ein vom Auslassanschluss 32 neben dem Einlassanschluss 30 führender Kanal kann in den Wärmetauscher integriert werden, wenn Einlassanschluss und Auslassanschluss unmittelbar nebeneinander oder koaxial zueinander ausgebildet sein sollen, was zu Installationszwecken vorteilhaft sein kann.
Bezugszeichenliste

10: Längsrand
12: Längsrand
14: Querrand
16: Querrand
18: Scheitelbereich
20: Talbereich
22: Oberschale
24: Unterschale
26: Randflansch
28: Randflansch
30: Einlassanschluss
32: Auslassanschluss
34: Rippe
36: Durchlass
38: Übergangsbereich
40: Vorsprung
42: Bypasskanal
44: Durchlassöffnung
122: Oberschale
124: Unterschale
134: Rippe

Claims

Wärmetauscher, enthaltend einen zwischen einer insgesamt flächigen Oberschale (22; 122) und einer insgesamt flächigen Unterschale (24; 124) ausgebildeten Innenraum, der einen von einem Einlassanschluss (30) zu einem Auslassanschluss (32) des Wärmetauschers führenden Flüssigkeitspfad bildet, wobei die Oberschale (22; 122) und die Unterschale (24; 124) gewellt ausgebildet sind, wodurch sich abwechselnd in einer Längsrichtung des Wärmetauschers hintereinander angeordnete Scheitelbereiche (18) und Talbereiche (20), die sich jeweils senkrecht zu der Längsrichtung des Wärmetauschers von einem Längsrand (10) zum gegenüberliegenden Längsrand (12) des Wärmetauschers erstrecken, bilden, wobei die Scheitelbereiche der Oberschale (22) jeweils über den Scheitelbereichen der Unterschale (24) und die Talbereiche der Oberschale (22) jeweils über den Talbereichen der Unterschale (24) angeordnet sind, so dass die Projektion des Flüssigkeitspfads auf eine zu einer Erstreckungsebene des Wärmetauschers senkrechten und zu der Längsrichtung parallelen Projektionsebene wellenförmig ist, wobei die Oberschale (22) und die Unterschale (24) derart geformt sind, dass der zwischen ihnen gebildete Flüssigkeitspfad zwei sich gegenüberliegende in der Längsrichtung verlaufende Reihen von einander benachbarten Durchlässen (36), die Kehren des Flüssigkeitspfades bilden, enthält und jeweils von einer nten Kehre der einen Reihe zu einer nten Kehre der gegenüberliegenden Reihe und von dort zu einer (n+1)ten Kehre der einen Reihe führt, wobei die Kehren der einen Reihe bezogen auf eine Erstreckungsfläche des Wärmetauschers auf einem von einem Niveau der Kehren der anderen Reihe verschiedenen Niveau angeordnet sind.
Wärmetauscher nach Anspruch 1, wobei in Endbereichen der Scheitelbereiche (18) die eine Reihe der Durchlässe (36) gebildet ist und in Endbereichen der Talbereiche (20) die andere Reihe der Durchlässe (36) gebildet ist.
Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, wobei wenigstens eine von Oberschale (22; 122) und Unterschale (24; 124) mit in den Innenraum des Wärmetauschers vorstehenden Vorsprüngen (40) ausgebildet sind und die Oberschale (22; 122) und Unterschale (24; 124) im Bereich der Vorsprünge (40) aneinander anliegen oder miteinander verbunden sind.
Wärmetauscher nach Anspruch 3, wobei die Vorsprünge (40) der Scheitelbereiche (18) und die Vorsprünge (40) der Talbereiche (20) als Rippen (34) ausgebildet sind, die von sich gegenüberliegenden Seiten der jeweiligen Schale ausgehen und im Abstand von der jeweils gegenüberliegenden Seite enden, und die Oberschale (22) mit der Unterschale (24) im Bereich der Rippen (34) verbunden ist, so dass in den Teilen der Scheitelbereiche und der Talbereiche, die frei von Rippen sind, die Kehren des Flüssigkeitspfades bildende Durchlässe (36) gebildet sind.
Wärmetauscher nach Anspruch 4, wobei wenigstens diejenige von Oberschale (22) und Unterschale (24), die mit den Rippen (34) ausgebildet ist, einen unter Freilassung der Anschlüsse (30, 32) umlaufenden Randflansch (26) aufweist, von dem die Rippen (34) ausgehen und längs dessen die Oberschale und Unterschale flüssigkeitsdicht miteinander verbunden sind, und der Randflansch (26) an einer Seite der zugehörigen Schale mit einem vom Einlassanschluss (30) zum Auslassanschluss (32) führenden Bypasskanal (42) ausgebildet ist, der über Durchlassöffnungen (44) mit den ihm benachbarten Kehren (36) des Flüssigkeitspfades verbunden ist.
Wärmetauscher, enthaltend einen zwischen einer insgesamt flächigen Oberschale (22; 122) und einer insgesamt flächigen Unterschale (24; 124) ausgebildeten Innenraum, der einen von einem Einlassanschluss (30) zu einem Auslassanschluss (32) des Wärmetauschers führenden Flüssigkeitspfad bildet, wobei die Oberschale (22; 122) und die Unterschale (24; 124) gewellt ausgebildet sind und sich abwechselnd in Längsrichtung des Wärmetauschers hintereinander angeordnete Scheitelbereiche (18) und Talbereiche (20) bilden, wobei die Scheitelbereiche der Oberschale (22) jeweils über den Scheitelbereichen der Unterschale (24) und die Talbereiche der Oberschale (22) jeweils über den Talbereichen der Unterschale (24) angeordnet sind, wobei der Einlassanschluss (30) und der Auslassanschluss (32) an in der Längsrichtung voneinander abgewandten Enden eines Längsrandes (12) des Wärmetauschers angeordnet sind und die Oberschale (122) und die Unterschale (124) unter Freilassung des Einlassanschlusses (30) und des Auslassanschlusses (32) derart miteinander verbunden und derart geformt sind, dass der zwischen ihnen gebildete Flüssigkeitspfad mehrere nebeneinander angeordnete Strömungswege (A, B, C, D) enthält, wobei die Längen der vom Einlassanschluss (30) zum Auslassanschluss (32) führenden Strömungswege (A,B,C,D) gleich sind.
Wärmetauscher nach Anspruch 6, wobei ein dem Einlassausschluss (30) naher Vorsprung als eine Rippe (34) ausgebildet ist, die von dem mit dem Einlassanschluss (30) ausgebildeten Längsrand (12) des Wärmetauschers ausgeht und im Abstand von dem gegenüberliegenden Längsrand (10) endet, so dass zwischen der Rippe (34) und dem gegenüberliegenden Längsrand (10) ein Durchlass (36) gebildet ist.
Wärmetauscher nach Anspruch 7, wobei zwischen der Rippe (34) und dem Auslassanschluss (32) angeordnete Vorsprünge (40) in Erstreckungsrichtung der Scheitelbereiche (18) nebeneinander angeordnete, senkrecht zu der Erstreckungsrichtung der Scheitelbereiche (18) gerichtete Reihen bilden.
Wärmetauscher nach Anspruch 8, wobei bezogen auf eine Länge der Scheitelbereiche (18) mittlere Vorsprünge als sich in Längsrichtung der Scheitelbereiche erstreckende Rippen (134) ausgebildet sind.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei wenigstens eine von Oberschale (22; 122) und Unterschale (24; 124) mit in den Innenraum des Wärmetauschers vorstehenden Vorsprüngen (40) ausgebildet sind und die Oberschale (22; 122) und Unterschale (24; 124) im Bereich der Vorsprünge (40) aneinander anliegen oder miteinander verbunden sind.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Wärmetauscher in Aufsicht insgesamt rechteckig ist, der Einlassanschluss (30) und der Auslassanschluss (32) an voneinander abgewandten Enden eines Längsrandes (12) des Wärmetauschers angeordnet sind und die Scheitelbereiche (18) und die Talbereiche (20) senkrecht zu den Längsrändern (10, 12) gerichtet sind.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Abstand zwischen der Oberschale (22; 122) und der Unterschale (24; 124) mit zunehmender Entfernung vom Einlassanschluss (30) abnimmt.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Oberschale (22; 122) und die Unterschale (24; 124) als Formteile aus Kunststoff ausgebildet sind.
Wärmetauscher nach Anspruch 13, wobei die Oberschale (22; 122) und Unterschale (24; 124) aus Polypropylen bestehen.