DE10202768A1

DE10202768A1 - Heat exchanger

Info

Publication number: DE10202768A1
Application number: DE10202768A
Authority: DE
Inventors: Roland Burk
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 2002-01-25
Filing date: 2002-01-25
Publication date: 2003-07-31
Also published as: EP1331464B1; ES2263854T3; DE50303414D1; ATE327492T1; EP1331464A2; EP1331464A3

Abstract

The heat transfer system, between a liquid and a gas and especially for vehicles, has a number of spaced and parallel tubes (2) with ribs (7) between them and each rib has a number of successive and parallel gills (10). Each gill has at least two longitudinal sections (12,13), where two neighboring sections are angled in opposite directions across the longitudinal gill line. All the gills on one rib are arranged so that successive longitudinal sections are angled in the same direction.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, zur Wärmeübertragung zwischen einer Flüssigkeit und einem Gas, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. The invention relates to a heat exchanger, in particular for a Motor vehicle, for heat transfer between a liquid and a gas, with the features of the preamble of claim 1.

Ein derartiger Wärmeübertrager ist beispielsweise aus der DE-OS 14 51 216 bekannt und weist mehrere Rohre auf, die parallel zueinander und beabstandet voneinander angeordnet sind. Die Rohre sind innen in Rohrlängsrichtung von der Flüssigkeit durchströmbar und außen quer zur Rohrlängsrichtung vom Gas umströmbar. Zwischen den Rohren sind im Gasströmungsweg jeweils mehrere Rippen angeordnet, die wärmeübertragend mit den Rohren verbunden sind. Diese Rippen erstrecken sich mit ihrer Längsrichtung quer zur Rohrlängsrichtung und dienen gleichzeitig als Abstandshalter für die Rohre. Zweckmäßig sind sämtliche zwischen zwei benachbarten Rohren angeordnete Rippen zu einem Rippenband zusammengefaßt. Such a heat exchanger is known for example from DE-OS 14 51 216 known and has a plurality of tubes which are parallel to each other and spaced apart from each other. The pipes are inside in Pipe longitudinal direction can be traversed by the liquid and transversely to the outside Pipe longitudinal direction flowed around by the gas. Between the pipes are in the Gas flow path each arranged a plurality of ribs, the heat-transmitting connected to the pipes. These ribs extend with their Longitudinal direction transverse to the tube longitudinal direction and serve as Spacer for the pipes. Suitably, all between two adjacent ribs arranged ribs to a ribbed band summarized.

Jede Rippe weist mehrere Kiemen auf, die in Rippenlängsrichtung hintereinander und parallel zueinander angeordnet sind. Diese Kiemen erstrecken sich mit ihrer Längsrichtung etwa quer zur Rohrlängsrichtung und quer zur Rippenlängsrichtung. Des weiteren sind die Kiemen quer zur Kiemenlängsrichtung gegenüber der Rippenlängsrichtung geneigt und können dadurch bei einer Gasbeaufschlagung des Wärmeübertragers die Gasströmung von der einen Rippenseite zur anderen Rippenseite führen. Diese Kiemen bewirken zunächst einen ständigen Neuaufbau thermischer Grenzschichten, die aufgrund der kurzen Anlauflängen im Mittel relativ dünn sind und dadurch eine relativ gute Wärmeübertragung zwischen dem Gas und den Kiemen ermöglichen. Durch die Neigung oder Schrägstellung der Kiemen wird bewirkt, daß dem einströmenden Gas eine Quergeschwindigkeitskomponente in Richtung der Rohrlängsrichtung aufgeprägt wird. Es kommt dadurch zu einer Ablenkung des Gases in Richtung der Rohrlängsrichtung. Hierdurch wird erreicht, daß die Kiemen nicht im Totwassergebiet voneinander liegen, sondern weitgehend ungestört vom Gas angeströmt werden können. Um dennoch eine weitgehend senkrechte Durchströmungsrichtung durch den gesamten Wärmeübertrager zu erzielen, wird die Neigung der Kiemen, also die Richtung der Kiemenausstellung etwa in der Hälfte der Rippenlänge umgekehrt. Das heißt, die Kiemen jeder Rippe sind in einem ersten Rippenlängsabschnitt gleichsinnig zueinander geneigt, während die Kiemen in einem zweiten Rippenlängsabschnitt gleichsinnig zueinander und gegensinnig zu den Kiemen des ersten Rippenlängsabschnitts geneigt sind. Des weiteren sind bei allen in Rohrlängsrichtung nebeneinander angeordneten Rippen die in Rohrlängsrichtung nebeneinander angeordneten Kiemen gleichsinnig geneigt. Durch diese Bauweise ergibt sich für das Gas bei der Durchströmung des Wärmeübertragers eine doppelte Umlenkung quer zur Rohrlängsrichtung. Each rib has several gills in the rib longitudinal direction arranged one behind the other and parallel to each other. These gills extend with its longitudinal direction approximately transversely to the tube longitudinal direction and across the Fin longitudinal direction. Furthermore, the gills are transverse to the Gill longitudinally inclined relative to the rib longitudinal direction and can thereby at a gas admission of the heat exchanger, the gas flow of one rib side to the other rib side lead. These gills initially cause a constant rebuilding of thermal boundary layers, which are relatively thin on average due to the short start-up lengths and thereby a relatively good heat transfer between the gas and the Allow gills. By the inclination or inclination of the gills is caused to the incoming gas a Transverse speed component is impressed in the direction of the tube longitudinal direction. It comes thereby to a deflection of the gas in the direction of the tube longitudinal direction. This ensures that the gills are not in Totwassergebiet from each other, but are flowed largely undisturbed by the gas can. Nevertheless, a largely vertical flow direction Through the entire heat exchanger, the inclination of the Gills, ie the direction of the gill exhibition in about half of Rib length reversed. That is, the gills of each rib are in one first rib longitudinal section inclined in the same direction to each other, while the Gills in a second rib longitudinal section in the same direction to each other and are inclined in opposite directions to the gills of the first rib longitudinal section. Furthermore, in all in the tube longitudinal direction next to each other arranged ribs arranged side by side in the tube longitudinal direction Gills inclined in the same direction. This construction results for the gas with the flow through the heat exchanger, a double deflection transverse to the tube longitudinal direction.

An ihren Längsenden sind die Rohre jeweils mit einem Behälter zum Sammeln und/oder Verteilen und/oder Umlenken der Flüssigkeit verbunden. In der Nähe dieser Behälter ist die Umlenkung der Gasströmung durch die Kiemen-Neigung behindert. Hierdurch baut sich ein Druckgefälle zwischen den Behältern auf, der den Durchströmungswiderstand des Wärmeübertragers erhöht. Des weiteren nimmt die Wärmeübertragungsleistung der Rippen ausgehend von einem an dem jeweiligen Rohr angelöteten Fuß bis zur Rippenmitte hin ab, wodurch sich auf der Gasseite ein entsprechender Temperaturgradient ausbildet. Da bei der Durchströmung des Wärmeübertragers in der Regel keine Geschwindigkeitskomponente in Kiemenlängsrichtung auftritt, nimmt der mittlere Bereich der Gasströmung an der Wärmeübertragung in nur geringem Maße teil. Um den Rippenwirkungsgrad zu verbessern, ist es möglich, die Abstände zwischen benachbarten Rohren und somit die Kiemenlänge zu reduzieren oder die Rippendicke zu erhöhen. Diese Maßnahmen erhöhen jedoch das Gewicht und die Kosten sowie den gasseitigen Durchströmungswiderstand des Wärmeübertragers. At their longitudinal ends, the tubes are each provided with a container for Collecting and / or distributing and / or diverting the liquid connected. In the vicinity of these containers, the deflection of the gas flow through the Gill inclination impeded. This creates a pressure gradient between to the containers, the flow resistance of the Heat exchanger increases. Furthermore, the heat transfer performance of Ribs starting from a soldered to the respective tube foot up towards the middle of the rib, resulting in a corresponding on the gas side Temperature gradient forms. As with the flow through the Heat exchanger usually no speed component in Gimbal longitudinal direction occurs, the central area of the gas flow increases at the Heat transfer in only a small part. To the rib efficiency too It is possible to improve the distances between adjacent pipes and thus reducing the gill length or increasing the rib thickness. However, these measures increase the weight and the costs as well as the gas-side flow resistance of the heat exchanger.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für einen Wärmeübertrager der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die insbesondere eine relativ hohe Wärmeübertragungsleistung bei einem relativ kleinen Druckverlust erreicht. The present invention deals with the problem, for a Heat exchanger of the type mentioned an improved Specify embodiment, in particular a relatively high Heat transfer performance achieved at a relatively small pressure loss.

Gelöst wird dieses Problem durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. This problem is solved by the subject of the independent Claim. Advantageous embodiments are the subject of dependent claims.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Kiemen so auszubilden, daß sich die Neigung der Kiemenquerrichtung gegenüber der Rippenlängsrichtung entlang der Kiemenlängsrichtung bei benachbarten Kiemenlängsabschnitten umkehrt. Die Kiemen zeigen dadurch bezüglich ihrer Längsrichtung eine propellerartige Verwindung. Das bedeutet, daß jede Kieme in dem einen Kiemenlängsabschnitt die Gasströmung von der ersten Rippenseite auf die zweite Rippenseite führt und im anderen Kiemenlängsabschnitt von der zweiten Rippenseite zur ersten Rippenseite leitet. Bei einer entsprechenden Anordnung und Verteilung dieser Kiemenlängsabschnitte können die Querströmungskomponenten der Gasströmung vergrößert werden, wodurch sich die Wärmeübertragung zwischen Gas und Kieme bzw. Rippe erhöht. The invention is based on the general idea, the gills so form that the inclination of the gill transverse to the direction Rib longitudinal direction along the longitudinal gill direction in adjacent Gill longitudinal sections reversed. The gills thereby show respect their longitudinal direction a propeller-like distortion. That means each one Gill in the one gill longitudinal section the gas flow from the first Rib side leads to the second rib side and in the other Gill longitudinal section from the second rib side to the first rib side passes. at a corresponding arrangement and distribution of these Gill longitudinal sections may be the crossflow components of the gas flow be enlarged, thereby increasing the heat transfer between gas and Gill or rib increased.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform können alle Kiemen einer Rippe so angeordnet sein, daß die in Rippenlängsrichtung aufeinander folgenden Kiemenlängsabschnitte gleichsinnig geneigt sind. Durch diese Maßnahme wirken die in Rippenlängsrichtung aufeinander folgenden Kiemen zur Umlenkung der Gasströmung in der gleichen Richtung zusammen, wodurch sich der Durchströmungswiderstand des Wärmeübertragers reduziert. According to a particularly advantageous embodiment, all gills a rib be arranged so that the one another in the rib longitudinal direction following gill longitudinal sections are inclined in the same direction. Through this Measure acting in the rib longitudinal direction consecutive Gills for deflecting the gas flow in the same direction together, which increases the flow resistance of the heat exchanger reduced.

Bei einer besonderen Ausführungsform kann eine bestimmte Anzahl von in Rohrlängsrichtung nebeneinander angeordneten Rippen jeweils eine Rippengruppe bilden, wobei bei den Rippen einer Rippengruppe alle Kiemen so angeordnet sind, daß die in Rohrlängsrichtung aufeinander folgenden Kiemenlängsabschnitte gleichsinnig geneigt sind, wobei bei den Rippen benachbarter Rippengruppen die Kiemenlängsabschnitte der einen Rippengruppe gegensinnig zu den Kiemenlängsabschnitten der anderen Rippengruppe geneigt sind. Durch diese Anordnung wiederholt sich die Kiemenausrichtung über mehrere Rippen hinweg und wechselt dann die Neigungsrichtung bzw. Verwindungsrichtung. Nach der gleichen Zahl von Rippen wird dann die Verwindungsrichtung bzw. die Neigungsrichtung der einzelnen Kiemenlängsabschnitte erneut umgekehrt. Die hierdurch ausgebildeten Rippengruppen besitzen somit alternierende Neigungsrichtungen oder Verwindungsrichtungen bei ihren Kiemen, die ein druckverlustarmes System gegenläufiger Wirbel erzeugen. Dieses Wirbelsystem führt einerseits zu einem Gasaustausch in Rohrlängsrichtung sowie andererseits in Kiemenlängsrichtung. Hierdurch ergibt sich eine verbesserte Verwirbelung der Gasströmung auch im mittleren Bereich der Rippen. Insgesamt kann dadurch die Wärmeübertragung zwischen Gasströmung und Rippen gesteigert werden. In a particular embodiment, a certain number of in Pipe longitudinal direction juxtaposed ribs one each Form rib group, wherein the ribs of a rib group all Gills are arranged so that the one another in the tube longitudinal direction following gill longitudinal sections are inclined in the same direction, wherein in the Ripping adjacent rib groups the gill longitudinal sections of the one Rib group in opposite directions to the gill longitudinal sections of the other Rib group are inclined. By this arrangement, the repeated Gill alignment over several ribs and then changes the Tilt direction or twisting direction. After the same number of Ribs is then the twisting direction or the direction of inclination of the single gill longitudinal sections again reversed. The result trained rib groups thus have alternating tilt directions or twisting directions in their gills, which is a low pressure loss System generate counter-rotating vortices. This vortex system leads on the one hand to a gas exchange in the tube longitudinal direction and on the other hand in Fin longitudinal direction. This results in an improved turbulence the gas flow in the middle of the ribs. Overall, can thereby the heat transfer between gas flow and ribs be increased.

Für eine vorteilhafte Weiterbildung kann die Rippenanzahl in den Rippengruppen so gewählt sein, daß sich die Rippengruppen in Rohrlängsrichtung etwa so weit erstrecken wie benachbarte Rohre quer zur Rohrlängsrichtung voneinander beabstandet sind. Durch diese Bauweise können bei der Durchströmung des Wärmeübertragers im wesentlichen zylindrische Wirbel generiert werden, die bei relativ geringen Druckverlusten eine besonders günstige Wärmeübertragung gewährleisten. For an advantageous development, the number of ribs in the Rib groups should be chosen so that the rib groups in the tube longitudinal direction extend as far as adjacent tubes transversely to the tube longitudinal direction spaced apart from each other. Due to this design can at the Flow through the heat exchanger essentially cylindrical vortex generated at relatively low pressure losses a particularly ensure favorable heat transfer.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen. Other important features and advantages of the invention will become apparent from the Subclaims, from the drawings and from the associated Description of the figures with reference to the drawings.

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. It is understood that the above and the following still to be explained features not only in the specified Combination, but also in other combinations or in isolation are usable without departing from the scope of the present invention.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder funktional gleiche oder ähnliche Bauteile beziehen. A preferred embodiment of the invention is shown in the drawings and will be explained in more detail in the following description, where like reference numerals refer to the same or functionally identical or refer to similar components.

Es zeigen, jeweils schematisch, Show, in each case schematically,

Fig. 1 eine Ansicht in Rippenlängsrichtung auf einen Wärmeübertrager nach der Erfindung, Fig. 1 is a view in longitudinal ribs toward a heat exchanger according to the invention,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts II aus Fig. 1, Fig. 2 is an enlarged illustration of a detail II from Fig. 1,

Fig. 3 eine Schnittansicht der Darstellung aus Fig. 2 entsprechend den Schnittlinien III in Fig. 2, Fig. 3 is a sectional view of the illustration of Fig. 2 corresponding to the sectional lines III in Fig. 2,

Fig. 4 eine Ansicht wie in Fig. 2, jedoch einer anderen Ausführungsform, Fig. 4 is a view as in FIG. 2, but of another embodiment,

Fig. 5 eine Ansicht wie in Fig. 3, jedoch entsprechend der Ausführungsform gemäß Fig. 4. Fig. 5 is a view as in FIG. 3, but according to the embodiment of FIG. 4.

Entsprechend Fig. 1 weist ein Wärmeübertrager 1 mehrere Rohre 2 auf, die parallel zueinander verlaufen und voneinander beabstandet angeordnet sind. Die Rohre 2 liegen dabei in einer Ebene, die in Fig. 1 der Zeichnungsebene entspricht. Die Rohre 2 sind an ihren in Fig. 1 unten dargestellten Längsenden jeweils mit einem unteren Behälter 3 und an ihren in Fig. 1 oben dargestellten oberen Längsende mit einem oberen Behälter 4verbunden. Die Rohre 2 sind in ihrem Inneren in ihrer durch einen Doppelpfeil symbolisierten Rohrlängsrichtung 5 von einer Flüssigkeit durchströmbar. Die Behälter 3 und 4 dienen zum Sammeln und/oder Verteilen und/oder Umlenken der Flüssigkeitsströmung. According to Fig. 1, a heat exchanger 1 to a plurality of tubes 2, which are parallel to each other and spaced from each other. The tubes 2 lie in a plane that corresponds to the drawing plane in Fig. 1. The tubes 2 are connected at their longitudinal ends shown in Fig. 1 below, each with a lower container 3 and at its upper longitudinal end shown in Fig. 1 above with an upper container 4 . The tubes 2 are permeable in their interior in their symbolized by a double arrow tube longitudinal direction 5 of a liquid. The containers 3 and 4 serve to collect and / or distribute and / or redirect the liquid flow.

Entsprechend einer bevorzugten Anwendung handelt es sich beim Wärmeübertrager 1 um den Wärmeübertrager 1 eines Kraftfahrzeugs. Beispielsweise handelt es sich um den sogenannten "Kühler" des Motorkühlkreises oder um einen Heizkörper oder um einen Kondensator oder um einen Verdampfer einer Klimaanlage. Bei der hier gezeigten bevorzugten Ausführungsform handelt es sich beim Wärmeübertrager 1 um einen sogenannten "Flachrohr-Wärmeübertrager", bei dem die Rohre 2 als Flachrohre ausgebildet sind; das bedeutet, daß die Rohre 2 quer zu ihrer Längsrichtung 5 in der Rippenlängsrichtung 8 deutlich größer sind als in der Rippenquerrichtung 9. Die Flachrohre können auch durch gegeneinander gelötete Scheiben aufgebaut sein, wobei es auf die innere Struktur der Scheiben oder Rohre 2 hier nicht ankommt. According to a preferred application, the heat exchanger 1 is the heat exchanger 1 of a motor vehicle. For example, it is the so-called "radiator" of the engine cooling circuit or a radiator or a condenser or an evaporator of an air conditioner. In the preferred embodiment shown here, the heat exchanger 1 is a so-called "flat tube heat exchanger", in which the tubes 2 are designed as flat tubes; this means that the tubes 2 are significantly larger transversely to their longitudinal direction 5 in the rib longitudinal direction 8 than in the rib transverse direction 9 . The flat tubes can also be constructed by discs soldered against each other, wherein it does not matter here on the internal structure of the discs or tubes 2 .

Da die Rohre 2 voneinander beabstandet sind, sind sie außen quer zur Rohrlängsrichtung 5 und im wesentlichen senkrecht zur Wärmeübertragerebene, also senkrecht zur Zeichnungsebene, von einem Gas, z. B. Luft, umströmbar. Since the tubes 2 are spaced apart, they are outside transversely to the tube longitudinal direction 5 and substantially perpendicular to the heat exchanger plane, ie perpendicular to the plane of a gas, z. As air, flow around.

Zwischen benachbarten Rohren 2 sind im Gasströmungsweg jeweils Rippenbänder 6 angeordnet, die zick-zack-förmig gewellt oder gefaltet sind, wobei die einzelnen Falten oder Wellen Rippen 7 ausbilden, die jeweils mit den Rohren 2 wärmeübertragend verbunden sind. Insbesondere sind die Rippen 7 bzw. die Rippenbänder 6 mit den Rohren 2 verlötet. Between adjacent tubes 2 rib ribbons 6 are arranged in the gas flow path, which are corrugated or folded zigzag-shaped, wherein the individual folds or corrugations form ribs 7 , which are each connected heat-transmitting with the tubes 2 . In particular, the ribs 7 and the ribbed bands 6 are soldered to the tubes 2 .

Die Rippen 7 erstrecken sich mit ihrer in Fig. 3 durch einen Doppelpfeil symbolisierten Längsrichtung 8 quer zur Rohrlängsrichtung 5. Die Rippenlängsrichtung 8 verläuft somit im wesentlichen parallel zur Anströmung des den Wärmeübertrager 1 beaufschlagenden Gases. Die Rippen 7 bzw. die Rippenbänder 6 können gleichzeitig als Abstandshalter für die Rohre 2 dienen. The ribs 7 extend transversely to the tube longitudinal direction 5 with their longitudinal direction 8 symbolized in FIG. 3 by a double arrow. The rib longitudinal direction 8 thus runs substantially parallel to the flow of the heat exchanger 1 acting on the gas. The ribs 7 and the rib bands 6 can simultaneously serve as spacers for the tubes 2 .

In den Fig. 2 und 4 ist das Detail II aus Fig. 1 vergrößert dargestellt, wobei die Ansichten in den Fig. 2 und 4 um 90° gegenüber der Darstellung gemäß Fig. 1 gedreht sind. In den Fig. 2 und 4 ist der Aufbau eines speziellen Rippenbandes 6 näher dargestellt. Bei diesen Ausführungsformen sind die Faltung bzw. Wellung des Rippenbandes 6 so ausgeführt, daß Rippen 7, die in der Rohrlängsrichtung 5 benachbart zueinander angeordnet sind, so positioniert sind, daß sie bezüglich einer quer zur Rippenlängsrichtung 8 verlaufenden, in Fig. 2 durch einen Doppelpfeil symbolisierten Rippenquerrichtung 9 parallel zueinander verlaufen. Bei einer anderen Ausführungsform, sind die Rippenbänder 6 wie in Fig. 1 zick-zack-förmig gewellt oder gefaltet, so daß die Rippen 7 gegenüber der Rippenquerrichtung 9 geneigt sind und nur im wesentlichen parallel zueinander verlaufen. In FIGS. 2 and 4 shows the detail II from Fig. 1 is shown enlarged, the views in Figs. 2 and 4 are rotated 90 ° relative to the illustration of FIG. 1. In Figs. 2 and 4, the structure of a special ribbed belt 6 is shown in more detail. In these embodiments, the fold or corrugation of the ribbed belt 6 are designed so that ribs 7 , which are arranged in the tube longitudinal direction 5 adjacent to each other, are positioned so that they extend with respect to a transverse to the rib longitudinal direction 8 , in Fig. 2 by a double arrow symbolized rib transverse direction 9 parallel to each other. In another embodiment, rib ribbons 6 are corrugated or folded in a zig-zag, as in FIG. 1, so that ribs 7 are inclined with respect to the rib transverse direction 9 and extend only substantially parallel to one another.

Entsprechend den Fig. 2 bis 5 weisen die Rippen 7 jeweils mehrere Kiemen 10 auf, die in Rippenlängsrichtung 8 hintereinander angeordnet sind. Eine Längsrichtung 11 der Kiemen 10 verläuft quer zur Rippenlängsrichtung 8 und fällt somit mit der Rippenquerrichtung 9 zusammen. Bei jeder Rippe 7 sind die Kiemen 10 bezüglich ihrer Kiemenlängsrichtung 11 parallel zueinander angeordnet. Durch die parallele oder im wesentlichen parallele Ausrichtung der Rippen 7 sind die Kiemen 10 außerdem bei benachbarten Rippen 7 entsprechend Fig. 2 ebenfalls bezüglich ihrer Kiemenlängsrichtung 11 parallel oder im wesentlichen parallel zueinander angeordnet. According to FIGS. 2 to 5, the ribs 7 each have a plurality of gills 10 , which are arranged one behind the other in the rib longitudinal direction 8 . A longitudinal direction 11 of the gills 10 extends transversely to the rib longitudinal direction 8 and thus coincides with the rib transverse direction 9 . In each rib 7 , the gills 10 are arranged with respect to their gill longitudinal direction 11 parallel to each other. Due to the parallel or substantially parallel orientation of the ribs 7 , the gills 10 are also arranged with adjacent ribs 7 as shown in FIG. 2, also with respect to their gill longitudinal direction 11 parallel or substantially parallel to each other.

Erfindungsgemäß besitzt jede Kieme 10 mehrere Kiemenlängsabschnitte 12 und 13. In den Fig. 2 bis 5 sind exemplarisch zwei verschiedene Ausführungsformen dargestellt, die sich hinsichtlich der Anzahl der Kiemenlängsabschnitte 12, 13 je Kieme 10 voneinander unterscheiden. Bei der Ausführungsform der Fig. 2 und 3 besitzt jede Kieme 10 zwei Kiemenlängsabschnitte 12, 13, während bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 4 und 5 jede Kieme 10 jeweils drei Kiemenlängsabschnitte 12, 13 aufweist. Die einen Kiemenlängsabschnitte 12 sind in Fig. 2 oben dargestellt und in Fig. 3 mit durchgezogenen Linien gezeichnet. Im Unterschied dazu sind die anderen Kiemenlängsabschnitte 13 in Fig. 2 unten dargestellt und in Fig. 3 mit unterbrochenen Linien gezeichnet. Gemäß Fig. 2 sind die beiden Kiemenlängsabschnitte 12 und 13 im wesentlichen gleich groß ausgebildet, wodurch sich insgesamt eine symmetrische Umlenkungswirkung erzielen läßt. According to the invention, each gill 10 has a plurality of gill longitudinal sections 12 and 13 . Two different embodiments are shown by way of example in FIGS . 2 to 5, which differ from each other in terms of the number of gill longitudinal sections 12 , 13 per gill 10 . In the embodiment of FIGS. 2 and 3, each gill 10 has two longitudinal gill portions 12 , 13 , while in the embodiment according to FIGS. 4 and 5, each gill 10 has three longitudinal gill portions 12 , 13 , respectively. The one gill longitudinal sections 12 are shown in Fig. 2 above and drawn in Fig. 3 by solid lines. In contrast, the other gill longitudinal portions 13 are shown in Fig. 2 below and drawn in Fig. 3 with broken lines. According to Fig. 2, the two longitudinal gill portions 12 and 13 are formed substantially the same size, which can be achieved in total a symmetrical deflection effect.

Im Unterschied dazu sind bei der anderen Ausführungsform die einen Kiemenlängsabschnitte 13 gemäß Fig. 4 etwa in der Mitte der Kiemen 10 angeordnet, während die beiden anderen Kiemenlängsabschnitte 12 außen an den mittleren Kiemenlängsabschnitt 13 angrenzen. Dementsprechend sind in Fig. 5 die äußeren Kiemenlängsabschnitte 12 mit durchgezogenen Linien gezeichnet, während die mittleren Kiemenlängsabschnitte 13 mit unterbrochenen Linien eingetragen sind. Entsprechend Fig. 4 sind die beiden äußeren Kiemenlängsabschnitte 12 etwa gleich groß ausgebildet. Des weiteren sind die beiden äußeren Kiemenlängsabschnitte 12 zusammen etwa gleich groß wie der mittlere Kiemenlängsabschnitt 13. In contrast, in the other embodiment, the one gill longitudinal portions 13 are arranged as shown in FIG. 4 approximately in the middle of the gills 10 , while the other two gill longitudinal portions 12 adjoins the outside of the central longitudinal gill portion 13 . Accordingly, in Fig. 5, the outer longitudinal gill portions 12 are drawn by solid lines, while the central gill longitudinal portions 13 are plotted with broken lines. According to Fig. 4, the two outer longitudinal gill portions 12 are formed approximately equal. Furthermore, the two outer longitudinal gill portions 12 together are approximately the same size as the central longitudinal gill portion 13th

Die Kiemenlängsabschnitte 12 und 13 der Kiemen 10 sind bezüglich der Kiemenlängsrichtung 11 in entgegengesetzten Richtungen gegeneinander verwunden, wodurch sich eine propellerartige Verwindung ergibt. Durch diese Bauweise sind bei jeder Kieme 10 die einen Kiemenlängsabschnitte 12 in einer in Fig. 3 durch entsprechende Doppelpfeile symbolisierten, quer zur Kiemenlängsrichtung 11 verlaufenden Kiemenquerrichtung 14 gegenüber der Rippenlängsrichtung 8 geneigt. Gleichzeitig verlaufen auch die anderen Kiemenlängsabschnitte 13 mit ihrer Kiemenquerrichtung 14, die in Fig. 3 durch gepunktete Doppelpfeile dargestellt ist, ebenfalls geneigt zur Rippenlängsrichtung 8, allerdings ist die Neigung der anderen Kiemenlängsabschnitte 13 entgegengesetzt zur Neigung der einen Kiemenlängsabschnitte 12 orientiert. The gill longitudinal sections 12 and 13 of the gills 10 are wound with respect to the gill longitudinal direction 11 in opposite directions against each other, resulting in a propeller-like twist. By this construction, the one fin longitudinal portions are symbolized 12 in a in Fig. 3 by respective double arrows, transversely to the fin longitudinal direction 11 extending gills transverse direction 14 with respect to the fin longitudinal direction 8 is inclined at each gill 10th At the same time, the other longitudinal gill segments 13 extend with their transverse direction 14 , which is shown in FIG. 3 by dotted double arrows, likewise inclined to the rib longitudinal direction 8 , but the inclination of the other longitudinal gill portions 13 is oriented opposite to the inclination of the one longitudinal gill segments 12 .

Des weiteren sind bei jeder Rippe 7 jeweils alle Kiemen 10 so angeordnet, daß die in Rippenlängsrichtung 8 aufeinander folgenden Kiemenlängsabschnitte 12 bzw. 13 gleichsinnig geneigt sind. Bezugnehmend auf die Fig. 3 und 5 bedeutet dies, daß bei jeder Rippe 7 die oberen (vgl. Fig. 2) oder die äußeren (vgl. Fig. 4) Kiemenlängsabschnitte 12 in der gleichen Weise gegenüber der Rippenlängsrichtung 8 geneigt verlaufen. Ebenso verlaufen bei jeder Rippe 7 auch sämtliche untere (vgl. Fig. 2) oder sämtliche mittlere (vgl. Fig. 4) Kiemenlängsabschnitte 13 in der gleichen Weise geneigt gegenüber der Rippenlängsrichtung 8. Mit Bezug auf Fig. 2 bedeutet dies, daß die oben dargestellten Kiemenabschnitte 12 innerhalb einer Rippe 7 in der einen Richtung geneigt sind, während bei derselben Rippe 7 sämtliche unten dargestellten zweiten Kiemenlängsabschnitte 13 in die andere Richtung gegenüber der Rippenlängsrichtung 8 geneigt sind. Mit Bezug auf Fig. 4 bedeutet dies, daß die außen angeordneten Kiemenlängsabschnitte 12 innerhalb einer Rippe 7 in der einen Richtung geneigt sind, während bei derselben Rippe 7 sämtliche in der Mitte angeordneten Kiemenlängsabschnitte 13 in die andere Richtung gegenüber der Rippenlängsrichtung 8 geneigt sind. In addition, each gill 10 is arranged at each rib 7 in such a way that the gill longitudinal sections 12 and 13 following one another in the rib longitudinal direction 8 are inclined in the same direction. Referring to Figures 3 and 5, this means that with each rib 7, the upper (see Figure 2) or outer (see Figure 4) gill longitudinal portions 12 are inclined with respect to the rib longitudinal direction 8 in the same manner. Likewise, all the lower (see. Fig. 2) or all fin longitudinal middle portions 13 extend at each rib 7 (4 cf. Fig.) In the same manner inclined with respect to the fin longitudinal direction 8. With reference to FIG. 2, this means that the above-described gill portions 12 are inclined within one rib 7 in one direction, while in the same rib 7 all the second gill longitudinal portions 13 shown below are inclined in the other direction opposite to the rib longitudinal direction 8 . With reference to Fig. 4, this means that the outboard gill portions 12 are inclined within a rib 7 in one direction, while in the same rib 7, all centrally located gill longitudinal portions 13 are inclined in the other direction opposite to the rib longitudinal direction 8 .

Außerdem bilden bei den hier gezeigten Ausführungsformen jeweils eine bestimmte Anzahl von Rippen 7, die in der Rohrlängsrichtung 5 nebeneinander angeordnet sind, jeweils eine Rippengruppe 15 bzw. 15', die in den Fig. 3 und 5 durch geschweifte Klammern gekennzeichnet sind. Beachtenswert ist hierbei, daß bei den Rippen 7 einer Rippengruppe 15 alle Kiemen 10 so angeordnet sind, daß alle oberen oder äußeren Kiemenlängsabschnitte 12 zueinander gleichsinnig angeordnet sind und daß alle unteren oder mittleren Kiemenlängsabschnitte 13 gleichsinnig zueinander orientiert sind. Das bedeutet, daß in Rohrlängsrichtung 5 die aufeinander folgenden Kiemenlängsabschnitte 12 bzw. 13 gleichsinnig geneigt sind. Des weiteren ist beachtenswert, daß bei den Rippen 7 benachbarter Rippengruppen 15 und 15' die Kiemenlängsabschnitte 12, 13 der einen Rippengruppe 15 gegensinnig zu den Kiemenlängsabschnitten 12, 13 der anderen Rippengruppe 15' geneigt sind. In addition, in the embodiments shown here in each case form a certain number of ribs 7 , which are arranged side by side in the tube longitudinal direction 5 , respectively a rib group 15 and 15 ', which are characterized in Figs. 3 and 5 by braces. It is noteworthy that in the ribs 7 a group of ribs 15 all gills 10 are arranged so that all upper or outer longitudinal gill portions 12 are arranged mutually in the same direction and that all lower or central longitudinal gill segments 13 are oriented in the same direction to each other. This means that in the tube longitudinal direction 5, the successive gill longitudinal sections 12 and 13 are inclined in the same direction. It is further noteworthy that in the ribs 7 of adjacent rib groups 15 and 15 'the gill longitudinal sections 12 , 13 of one rib group 15 are inclined in opposite directions to the gill longitudinal sections 12 , 13 of the other rib group 15 '.

Durch diese Anordnung der Kiemenlängsabschnitte 12, 13 ergibt sich für die Gasströmung bei der Durchströmung des Wärmeübertragers 1 innerhalb der Rippen 7 eine Wirbelbildung, deren Schraubenform insbesondere aus den Fig. 2 und 4 hervorgeht und die in den Fig. 2 bis 5 mit 16 bezeichnet sind. Diese Wirbel 16 bewirken einerseits einen Gasaustausch in der Rohrlängsrichtung 5 und andererseits in der Kiemenlängsrichtung 11. Durch diesen Gasaustausch kann der Temperaturgradient zwischen rohrnahen Bereichen der Rippen 7 und rohrfernen mittleren Bereichen der Rippen 7 reduziert werden. Insgesamt verbessert sich dadurch die Wärmeübertragung zwischen Gasströmung und Kiemen 10 bzw. Rippen 7 und somit zwischen Gasströmung und Rohren 5 bzw. der darin geführten Flüssigkeitsströmung. By this arrangement, the fin longitudinal portions 12, 13 is obtained for the gas flow during the flow through the heat exchanger 1 within the ribs 7 a vortex formation, the screw shape can be seen in particular from FIGS. 2 and 4 and which are indicated in FIGS. 2 to 5 with 16 , These vortices 16 on the one hand cause a gas exchange in the tube longitudinal direction 5 and on the other hand in the longitudinal direction of the gill 11 . By means of this gas exchange, the temperature gradient between regions of the ribs 7 near the tube and middle regions of the ribs 7 remote from the tube can be reduced. Overall, this improves the heat transfer between gas flow and gills 10 or ribs 7 and thus between gas flow and tubes 5 and the liquid flow guided therein.

Bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 2 und 3 ist es besonders vorteilhaft, die Rippenanzahl pro Rippengruppe 15 bzw. 15' so zu wählen, daß sich die Rohrgruppen 15 und 15' in der Rohrlängsrichtung 5 etwa so weit erstrecken wie benachbarte Rohre 2 quer zur Rohrlängsrichtung 5, also in Kiemenlängsrichtung 11, voneinander beabstandet sind. Hierdurch können die erzeugten Wirbel 16 im wesentlichen eine zylindrische Form annehmen. Dies ist zur Erzielung kleiner Durchströmungswiderstände von besonderem Vorteil. In the embodiment according to FIGS. 2 and 3, it is particularly advantageous to choose the number of ribs per rib group 15 or 15 'so that the tube groups 15 and 15 ' in the tube longitudinal direction 5 extend approximately as far as adjacent tubes 2 transversely to Pipe longitudinal direction 5 , ie in the longitudinal direction of the belt 11 , are spaced from each other. As a result, the generated vortex 16 can assume a substantially cylindrical shape. This is to achieve small flow resistance of particular advantage.

Bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 4 und 5 ist es besonders zweckmäßig, die Rippenanzahl pro Rippengruppe 15 bzw. 15' so zu wählen, daß sich die Rohrgruppen 15 und 15' in der Rohrlängsrichtung 5 etwa halb so weit erstrecken wie benachbarte Rohre 2 quer zur Rohrlängsrichtung 5, also in Kiemenlängsrichtung 11, voneinander beabstandet sind. Hierdurch können gemäß Fig. 4 in jeder Rippengruppe 15, 15' zwei aneinander grenzende, im wesentlichen zylindrische Wirbel 16 erzeugt werden, die eine besonders intensive Durchmischung der Gasströmung gewährleisten. In the embodiment according to FIGS. 4 and 5, it is particularly expedient to choose the number of ribs per rib group 15 or 15 'such that the tube groups 15 and 15 ' extend approximately half as far in the tube longitudinal direction 5 as adjacent tubes 2 transversely to the tube longitudinal direction 5 , ie in the longitudinal direction of gill 11 , are spaced from each other. As a result, as shown in FIG. 4, two contiguous, substantially cylindrical vortices 16 can be produced in each fin group 15 , 15 ', which ensure particularly intensive mixing of the gas flow.

Bei den hier gezeigten Ausführungsformen besitzt jede Rippengruppe 15, 15' drei Rippen 7 mit gleichsinnigen Kiemen 10 bzw. ersten Kiemenlängsabschnitten 12 und zweiten Kiemenlängsabschnitten 13. In the embodiments shown here, each rib group 15 , 15 'has three ribs 7 with the same direction gills 10 or first gill longitudinal sections 12 and second gill longitudinal sections 13 .

Die Kiemen 10 bilden in den Rippen 7 Durchbrüche, wobei die Kiemen 10 aufgrund ihrer Anstellung bzw. Neigung bei einer Gasbeaufschlagung des Wärmeübertragers 1 die Gasströmung von der einen Rippenseite zur anderen Rippenseite führen. Durch die gegensinnige Strömungsumlenkung bei den ersten Kiemenlängsabschnitten 12 und den zweiten Kiemenlängsabschnitten 13 sowie aufgrund der gewählten Anordnung und Orientierung der Kiemenlängsabschnitte 12, 13 bei benachbarten Rippen 7 können sich die gewünschten Wirbel 16 ausbilden. The gills 10 form in the ribs 7 breakthroughs, the gills 10 lead due to their employment or inclination at a gas admission of the heat exchanger 1, the gas flow from one side of the rib to the other side of the rib. By opposing flow deflection at the first longitudinal gill segments 12 and the second longitudinal gill segments 13 and due to the selected arrangement and orientation of the gill longitudinal sections 12 , 13 at adjacent ribs 7 , the desired vortex 16 can form.

Durch die vorgeschlagene Ausgestaltung der Kiemen 10 bzw. durch die gezielte Orientierung der Kiemenlängsabschnitte 12 und 13 ergeben sich propellerartige Verwindungen, die über mehrere Rippen 7 hinweg zusammenwirken und dort ein in sich geschlossenes Wirbelsystem (Vortex- System) anregen. Dieses Vortex-System 16 führt zu einem intensiven Gasaustausch zwischen rohrnahen und rohrfernen Luftschichten, wodurch alle Luftschichten entlang des Gasströmungswegs in den rohrnahen Bereich mit hoher Temperaturdifferenz kommen, so daß die Wärmeübertragung verbessert ist. The proposed embodiment of the gills 10 or by the targeted orientation of the gill longitudinal sections 12 and 13 , propeller-like torsions, which interact over several ribs 7 away and there stimulate a self-contained vortex system (Vortex system). This vortex system 16 leads to an intensive gas exchange between tube-near and tube-distant air layers, whereby all layers of air along the gas flow path in the region near the tube with high temperature difference, so that the heat transfer is improved.

Bei der erfindungsgemäßen Bauweise können die Rippen 7 in der Kiemenlängsrichtung 11 relativ groß bauen, d. h. die Rohre 2 können relativ große Abstände voneinander aufweisen. Hierdurch ergibt sich eine besonders kostengünstige Bauweise für den Wärmeübertrager 1. Die Ausbildung der Wirbel 16 hat nur einen vergleichsweise geringen Druckverlust zur Folge. Des weiteren können auch die Randbereiche der Rohre 2, also die Übergangszonen zwischen den Behältern 3, 4 und den Rohrlängsenden besser zur Wärmeübertragung genutzt werden. In the construction according to the invention, the ribs 7 can build relatively large in the gill longitudinal direction 11 , that is, the tubes 2 may have relatively large distances from each other. This results in a particularly cost-effective design for the heat exchanger. 1 The formation of the vortex 16 has only a comparatively low pressure loss result. Furthermore, the edge regions of the tubes 2 , that is to say the transition zones between the containers 3 , 4 and the tube longitudinal ends, can also be used better for heat transfer.

Insgesamt ergibt sich somit ein Wärmeübertrager 1, der eine sehr effiziente Wärmeübertragung zwischen Gas und Flüssigkeit ermöglicht und gleichzeitig einen relativ geringen Druckverlust für die Gasströmung erzeugt. Overall, this results in a heat exchanger 1 , which allows a very efficient heat transfer between gas and liquid and at the same time produces a relatively low pressure drop for the gas flow.

Bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 4 und 5 sind die Kiemen 10 bezüglich einer Mittelebene, die sich in Rohrlängsrichtung 5 und in Rippenlängsrichtung 8 zwischen den Rohren 2 erstreckt, spiegelsymmetrisch ausgebildet. Diese Symmetrie kann fertigungstechnische Vorteile aufweisen, insbesondere hinsichtlich eines Verziehens beim Endloswalzen eines Rippenbandes 6. In the embodiment according to FIGS. 4 and 5, the gills 10 are mirror-symmetrical with respect to a median plane extending in the tube longitudinal direction 5 and in the rib longitudinal direction 8 between the tubes 2 . This symmetry may have manufacturing advantages, in particular with regard to distortion during continuous rolling of a ribbed belt 6 .

Claims

1. Heat exchanger, especially for motor vehicles, for heat transfer between a liquid
which are arranged parallel to one another and at a distance from each other,
the liquid can flow through the inside in the tube longitudinal direction ( 5 ),
the outside of the pipe longitudinal direction ( 5 ) are flowed around by the gas,
wherein in each case a plurality of ribs ( 7 ) are arranged between the tubes ( 2 ) in the gas flow path,
which are heat-transmitting connected to the tubes ( 2 ),
which extend with their longitudinal direction ( 8 ) transversely to the tube longitudinal direction ( 5 ),
each rib ( 7 ) having a plurality of gills ( 10 ),
which are arranged in the rib longitudinal direction ( 8 ) one behind the other and parallel to each other,
extending with their longitudinal direction substantially transversely to the tube longitudinal direction ( 5 ) and transversely to the rib longitudinal direction ( 8 ),
which are inclined transversely to the longitudinal direction of the gill ( 11 ) with respect to the rib longitudinal direction ( 8 ),
which, when the heat exchanger ( 1 ) is supplied with gas, conduct the gas flow from one side of the rib to the other side of the rib,
characterized
in that each gill ( 10 ) has at least two gill longitudinal sections ( 12 , 13 ),
wherein two adjacent longitudinal gill portions ( 12 , 13 ) are inclined transversely to the gill longitudinal direction ( 11 ) in opposite directions with respect to the rib longitudinal direction ( 8 ).

2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that all the gills ( 10 ) of a rib ( 7 ) are arranged so that in the rib longitudinal direction ( 8 ) successive Kiemenlängsabschnitte ( 12 , 13 ) are inclined in the same direction.

3. Heat exchanger according to claim 2, characterized in that a certain number of juxtaposed ribs ( 7 ) each form a rib group ( 15 , 15 '), wherein at the ribs ( 7 ) of a group of ribs ( 15 , 15 ') all gills ( 10 ) are arranged so that in the tube longitudinal direction ( 5 ) successive Kiemenlängsabschnitte ( 12 , 13 ) are inclined in the same direction, wherein at the ribs ( 7 ) of adjacent rib groups ( 15 , 15 ') the gill longitudinal sections ( 12 , 13 ) of a group of ribs ( 15 ) are inclined in opposite directions to the gill longitudinal sections ( 12 , 13 ) of the other rib group ( 15 ').

4. Heat exchanger according to claim 3, characterized in that the number of ribs in the rib groups ( 15 , 15 ') is selected so that the rib groups ( 15 , 15 ') in the tube longitudinal direction ( 5 ) extend approximately as far or about half as far how adjacent tubes ( 2 ) are spaced apart transversely to the tube longitudinal direction ( 5 ).

5. Heat exchanger according to one of claims 1 to 4, characterized in that the ribs ( 7 ) with respect to their transversely to the rib longitudinal direction ( 8 ) extending rib transverse direction ( 9 ) are arranged parallel to each other.

6. Heat exchanger according to one of claims 1 to 5, characterized in that in an embodiment in which the gills ( 10 ) each have only two longitudinal gill portions ( 12 , 13 ), at each gill ( 10 ) both gill longitudinal sections ( 12 , 13 ) are about the same size.

7. Heat exchanger according to one of claims 1 to 5, characterized in that in an embodiment in which the gills ( 10 ) each have more than two longitudinal gill sections ( 12 , 13 ), in each gill ( 10 ) the total length of all gill longitudinal sections ( 12 ) with the one Kiemenausstellrichtung is approximately equal to the total length of all Kiemenlängsabschnitte ( 13 ) with the other Kiemenausstellrichtung.

8. Heat exchanger according to one of claims 1 to 5 and 7, characterized in that in an embodiment in which the gills ( 10 ) each have three longitudinal gill portions ( 12 , 13 ), at each gill ( 10 ) of the central longitudinal gill portion ( 13 ) about the same size as the two approximately equal outer gill longitudinal sections ( 12 ) together.

9. Heat exchanger according to one of claims 1 to 8, characterized in that all the ribs ( 7 ) which are arranged between two adjacent tubes ( 2 ) are combined to form a substantially zig-zag-shaped corrugated or folded ribbed tape ( 6 ) ,

10. Heat exchanger according to one of claims 1 to 9, characterized in that the heat exchanger ( 1 ) is designed as a flat tube heat exchanger, wherein the extension direction of the tubes ( 2 ) transversely to the tube longitudinal direction ( 5 ) in the rib longitudinal direction ( 8 ) is greater than across to it.